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淺談高層不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式
隨著我國建筑產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，建筑體在外形構(gòu)造上也在發(fā)生許多改變，越來越多的高層不規(guī)則建筑體取代了過往那些對(duì)稱、均勻、協(xié)調(diào)的建筑形態(tài)。處理好高層不規(guī)則建筑體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各類問題是保障不規(guī)則建筑體的安全性與穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些重點(diǎn)與難度的剖析也能夠幫助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為高質(zhì)量的完成。
1 高層建筑中不規(guī)則建筑的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的逐步提升，我國建筑行業(yè)也在不斷的發(fā)展。隨著城市的不斷擴(kuò)建，設(shè)計(jì)者們?yōu)榱擞铣鞘薪ㄔO(shè)的發(fā)展需求，他們已經(jīng)逐步更新了自己以往建筑物必須要對(duì)稱、規(guī)則的觀念，并且在慢慢嘗試建造一些標(biāo)新立異、新穎別致、獨(dú)樹一幟的建筑體，如非對(duì)稱、不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)物。隨著人們的觀念的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)如今大城市中出現(xiàn)了各式各樣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不規(guī)則建筑，這種趨勢在某種程度上代表了我國以后建筑的發(fā)展方向。
不規(guī)則建筑的產(chǎn)生對(duì)于建筑行業(yè)有著一定的影響。
一方面，不規(guī)則建筑極大的轉(zhuǎn)變了過往人們對(duì)于建筑體的已有觀念，建筑體的對(duì)稱、均勻、協(xié)調(diào)等概念很直接的被打破，人們開始慢慢接受甚至欣賞那些造型獨(dú)特、構(gòu)造復(fù)雜的不規(guī)則建筑體，這些別致的建筑也很好的裝點(diǎn)了城市容貌。另一方面，不規(guī)則建筑體在打造時(shí)復(fù)雜程度更高，尤其是對(duì)于建筑體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，其難度明顯增大。想要保障這些不規(guī)則建筑的穩(wěn)定性與抗震性，這必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有所突破，并且能夠突破不規(guī)則建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各種難點(diǎn)。從當(dāng)下我國不規(guī)則建筑的發(fā)展?fàn)顩r來看，不規(guī)則建筑出現(xiàn)的越來越多，很多開發(fā)商都樂于嘗試這種構(gòu)造更為新穎獨(dú)特的建筑形式。
2 不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)類型
2.1 平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型
1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：判斷標(biāo)準(zhǔn)是每一樓層自身最大的彈性水平位移大于該樓層兩端的彈性水平位移平均值的 1.2倍，或者是最大的層間位移大該樓層兩端層間位移平均值的 1.2 倍。2）凹凸不規(guī)則：判斷標(biāo)準(zhǔn)是建筑結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)一側(cè)的尺寸大于其投影方向上總尺寸的 30%.3）樓板局部的不連續(xù)：判斷的標(biāo)準(zhǔn)是樓板的尺寸以及平面剛度發(fā)生急劇的變化。
2.2 豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型
1）側(cè)向剛度不規(guī)則：判斷的標(biāo)準(zhǔn)是該樓層的側(cè)向剛度值大小小于與其相鄰上一樓層的 70%,或者小于該樓層以上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的 80%,排除頂層不算，樓層局部收進(jìn)的水平向尺寸大于其相鄰下一層的25%.2）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)：判斷標(biāo)準(zhǔn)是豎直方向上的抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力通過水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件而向下傳遞。3）樓層承載力突變：判斷標(biāo)準(zhǔn)是層間的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪程度小于其上一層的 80%.4）樓層間質(zhì)量突變：判斷標(biāo)準(zhǔn)是樓層質(zhì)量大于相鄰下一樓層質(zhì)量的 1.5 倍。
3 高層不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式
3.1 減少建筑結(jié)構(gòu)的相對(duì)偏心距
減少建筑結(jié)構(gòu)的相對(duì)偏心距是不規(guī)則建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)首先需要把握的一點(diǎn)。很多研究都顯示，建筑體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與建筑體的相對(duì)偏心距呈線性關(guān)系，想要控制建筑體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并且盡可能的縮小建筑體樓層的位移值，這必須有效控制建筑結(jié)構(gòu)的相對(duì)偏心距。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中首先可以通過模型分析以及具體的計(jì)算過程來確定整個(gè)建筑體的質(zhì)心以及剛心，隨之需要進(jìn)一步展開對(duì)于建筑體的結(jié)構(gòu)剛度的分布的研究，這樣才能夠進(jìn)一步減少那些距離質(zhì)心較遠(yuǎn)的抗側(cè)力的構(gòu)建。這對(duì)于縮小建筑體的相對(duì)偏心距很有幫助。
3.2 調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和抗扭剛度比
從具體的研究中我們認(rèn)識(shí)到，建筑體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期間存在一定的線性關(guān)系，這也帶給我們一些啟示，適當(dāng)?shù)臏p少建筑體的結(jié)構(gòu)周期將能夠很有效的幫助降低建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在具體的設(shè)計(jì)中可以一定程度加大剪力墻或者增加剪力墻的厚度，尤其是那些離剛心較遠(yuǎn)的剪力墻需要特別留意。對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗扭剛度的設(shè)計(jì)也很重要，可以通過拉梁的設(shè)置來一定程度提升結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，這同樣能夠減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期。
3.3 提高周邊抗扭構(gòu)件抗剪力
對(duì)于不規(guī)則建筑而言其抗震性比起普通的規(guī)則建筑更難保障，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中很有必要通過合理的布設(shè)來全面提升不規(guī)則建筑的抗震性能。想要保障不規(guī)則建筑在強(qiáng)震條件下仍然能夠保持穩(wěn)定，只是調(diào)節(jié)建筑體的結(jié)構(gòu)布置是不夠的，提升建筑體周邊的抗扭構(gòu)建的抗剪力將能夠起到很好的輔助作用，這也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要把握的一點(diǎn)。
3.4 設(shè)置防震縫
在許多不規(guī)則建筑中都會(huì)碰到一些平面結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的建筑體，對(duì)于這類難以將平面布設(shè)為規(guī)則結(jié)構(gòu)的建筑體，可以通過防震縫的設(shè)置來緩解一些實(shí)際問題。防震縫一方面能夠?qū)⒔ㄖw的平面分為一些規(guī)則的結(jié)構(gòu)，另一方面，它能夠很好的保障整個(gè)建筑體的穩(wěn)定性。這是不規(guī)則建筑中一種非常適宜的處理方式，將能夠極大的提升不規(guī)則建筑體的抗震性與穩(wěn)定性。
結(jié) 語
想要處理好高層不規(guī)則建筑體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的許多問題，這需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有深入研究。在實(shí)際工作展開中首先應(yīng)當(dāng)合理控制建筑體的相對(duì)偏心距，這是保障高層不規(guī)則建筑體穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)于建筑體的抗扭剛度與抗側(cè)剛度的控制也很重要，這些能夠進(jìn)一步保障建筑體的穩(wěn)固。此外，還可以通過防震縫的設(shè)計(jì)來緩解一些實(shí)際問題。這些都是很好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，能夠進(jìn)一步保障高層不規(guī)則建筑體的綜合性能。
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