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摘要:为保证不规则高层建筑的设计水平更高、获得更好的稳定性,本文对高层建筑不规则结构设计进行分析。首先,对高层不规则建筑结构的标准进行了简要概述。其次。列举了高层不规则结构的类型,包括平面不规则竖向不规则两种。最后,给出了一些高层建筑不规则结构的设计策略,如减小建筑结构的相对偏心距、调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比、提高周边抗扭构件的抗剪力、防震缝设计等。
关键词:高层建筑;不规则结构设计;平面不规则
引言
与普通高层建筑相比,不规则高层建筑的设计难度更大,因为设计人员需要对建筑结构进行更多的整体处理。如果没有严格按照技术要求落实相关方案设计,就可能无法保证高层建筑的结构稳定性,在实际应用过程中出现问题,给建筑住户带来不良的使用体验。
1 高层建筑不规则结构标准概述
第一种是一般不规则结构,其简单的说是指满足不规则建筑的有关要求,同时,可以根据设计规范与规定对结构质量进行措施加强的建筑,这类建筑在三种不规则建筑种类中存在着设计难度系数小以及建设难度不大的特点;第二种是特殊不规则结构。针对这种结构来说,应当得到相关专业人士许可并借助综合考量的手段来对项目结构设计进行更加详细的设计
规划分析,严格按照抗震标准,确保所采取的手段存在较强的可行性;第三种是严重不规则结构,可以理解为是那些无法迎合既定要求,不得不进行大幅度完善的建筑。这种建筑设计规划难度最大,同时,安全风险系数最高。所以,在满足城市建设需求,采用不规则建筑结构彰显城市风采时,最好避免使用严重不规则建筑结构形式,防止超过规范、规定要求,给建筑埋下安全隐患,标新立异可以追求,但一旦出现问题,那么所得到的利益补偿不了所受的损失。
2 高层建筑不规则结构的主要种类
2.1 平面不规则
首先是平面质量偏心。高层建筑由于高度高层数多,因此需要承担较大的荷载,如果存在平面质量偏心问题,就会导致结构的稳定性不达标准。通常情况下,结构构件设计不合理,就会导致结构出现平面质量偏心问题。这个问题如果幅度较小,对结构稳定性产生的影响不会很大,但是如果没有及时发现或是配合的调整措施过于滞后,那么就可能给整个工程项目的结构稳定性带来较大影响,甚至无法保障建筑的使用安全。处理平面质量偏心问题时,施工人员可以结合实际对应更为适合的措施与技术。但通常情况下,加大边榀结构的的处理方式较为常用,同时较为节约建设成本。需要注意的是,相关工作者应当在充分结合技术调整规范的基础上,确保将建筑物垂直于地震方向的投影长度的百分之五当作建筑偏心调整幅度的参考数值,进而保证结构的稳定性得到提升。其次是平面刚度偏心。结合相关资料可以发现,平面刚度主要由以下几个部分一起构成:一部分是平面内刚度,其需要和相关荷载作用 方向处于相同状态;另一部分是平面外刚度,其应当和相关荷载作用处于垂直状态。所以当建筑结构发生平面刚度偏心时,那么这个时候便是结构构件与设计模型之间出现了较大误差。不只是这样,出现这种情况的原因还与施工环境不佳等因素存在着密切的联系。倘若平面刚度偏心数值不大,那么处理起来就比较容易,同时也不会对建筑结构稳定性产生过大影响;但是如果平面刚度偏心数值较大。不仅调整措施复杂,同时还可能会给建筑机构的稳定性带来较大的影响。
2.2 竖向不规则
竖向不规则问题同样较为常见,如我国很多知名地标性建筑,都采用了竖向不规则的设计,如坐落于我国广州的“小蛮腰”,中间细、上下粗的外形便是竖向不规则的一个实例。竖向不规则设计,会导致楼层承载力出现变化。
同时,如果设计时忽略计算,那么整个项目的使用安全性会受到严重影响,同时可能缩短建筑的使用寿命。通常情况下,竖向不规则通常可以划分为以下几种:一是竖向抗侧力构件不规则;二是楼层承载力突;三是侧向刚度不规则。相关工作者在解决竖向不规则问题时,最常用且最有效的办法是通过大量的数据模拟计算,对竖向不规则给建筑结构性稳定带来的影响进行削减。
3 高层建筑不规则结构可采取的设计策略
3.1 缩减建筑结构的相对偏心距数值
在对高层建筑结构的相对偏心距进行调整时,建筑结构的扭转效应也会随之发生改变,数值得到有效降低。为了获得更好的调整效果,技术人员还可以配合使用减少楼层位移比、调整建筑结构不规则平面布局等方法。不只是这样,建筑的偏心距与扭转效应之间呈现线性关系,所以结构设计人员可以在方案设计规划环节就配合适宜的调整方法或措施,让偏新技术值得到有效降低。对结构的不规则平面布局进行调整,同样可以获得良好的偏心距调整效果。需要注意的是对结构不规则平面布局进行调整,必须要进行大量计算,保证数据结果的准确,其具备较强的可参考性。因此,技术人员必须要对应最为适宜的平面布局方案,同时配合抗侧力构建的调整,以此来确保建筑结构的整体水平。
3.2 让建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比得到调整
建筑结构扭转效应与结构的周期比平方成线性关系,因此,技术人员可以采取调整结构抗侧刚度和抗扭刚度比的方式,让结构扭转效应得到有效降低。加强与加厚剪力墙或是在建筑结构边上进行拉梁设置的方式也可让建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比得到有效调整。
3.3 加大周边抗扭构件的抗剪力的提高幅度
为了让高层建筑的结构设计水平更高,通过审核,设计人员可以通过提高建筑抗震性能的方式实现。通常情况下,仅对建筑结构布置进行调整是无法让建筑抗震性能得到有效提升的,因此,还去配合其它方式。与此同时,地震波对建筑结构产生的影响是无法捕捉到规律的,同时不同区域、不同震级产生的地震波也会表现出不同的形态,会在无形当中加剧地震波对建筑的不规则性作用力,继而增加结构构件崩坏等情况出现的概率。因此,除了对建筑结构布置进行调整,还要提高周边抗扭构件的抗剪力,让问题得到科学解决。
3.4 防震缝设计
为了让地震发生时的地震波给建筑结构带来的影响得到有效缩减。设计人员还可以从建筑结构设计方面着手调整。需要关注的一个重点是地震波给建筑结构带来的相邻基础结构破坏问题。必须得到设计人员的重视。如果能够,通过科学设计地震缝的方式让破坏力传递幅度得到大幅缩减,甚至阻断破坏力的进一步传递,防止建筑在地震发生过程中出现开裂或坍塌现象。那么将成为问题解决的最佳方法,最为节省人力与物力资源。
结语
伴随城市发展与时代的进步,建筑对称规则的观念已经逐渐被不规则、新颖别致等理念替代。这些复杂体型与不规则的结构不仅可以更为直观地展示城市发展活力,还可以承载城市的文化、经济、整治等方面的特点,故颇受欢迎。但是这种设计也让建筑结构的复杂度更高、设计难度更大,因此落实设计时,需要得到设计人员的重点关注。
参考文献:
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