《高层建筑不规则结构设计研究》

发表时间:2020/8/20   来源:《城镇建设》2020年13期   作者: 陆瑶
[导读] 我国经济的高速发展,建筑工程项目爆炸式地增长,
        摘要:我国经济的高速发展,建筑工程项目爆炸式地增长,高层建筑及不规则的结构设计在满足人们视觉需求的同时,也极大增高了建筑结构设计的难度,并且使得建筑体的抗震性及安全稳定性更难得到有效保障。对于高层不规则建筑的结构设计中有很多值得注意的技术要点,采取的结构设计方法和理念也非常重要。
        关键词:高层建筑;不规则;结构设计
        引言
        当前,建筑行业的发展取得了有目共睹的成绩。城镇规划建设中越来越多的采用高层建筑,而在高层建筑中,不规则结构明显增加,这对结构设计提出了更高的要求,需要在明确不规则结构特点的基础上,采取合理可行的设计方法。
        1高层建筑不规则结构形态分析
        1.1竖向不规则结构
        首先来说侧向刚度不规则结构:侧向刚度不规则结构是指某一楼层的侧向刚度值为其上层楼层70%的范围之内,这一楼层便是不规则性楼层。其次来说抗侧力构件不规则结构:抗侧力构件不规则结构是指竖直方向结构抗侧列位置缺乏连贯性,即结构受力主要通过设置水平设施进行输送。最后来说楼层承载力突变的结构:楼层承载力突变的结构是指楼层间出现明显的重力改变,即某一楼层的重量超过其下一楼层的1.5倍。通过对高层建筑不规则结构进行分析可以发现,当发生地震之时,建筑结构破坏最为严重的区域一般是平面分布不均的区域,同时,扭转刚度较大、刚度作用偏差较大的结构也会出现较大的损坏。
        1.2平面不规则结构
        平面不规则结构主要包括楼板不连续、凹凸不规则和扭转不规则三类。楼板不连续主要体现在开洞后每一边的净宽长度的变化值,一般以2m为界,且小于临界值;而凹凸不规则具体指的是楼层平面结构形状的不规则;最后是扭转不规则,该类不规则形式也较为常见,且与层间位移密切相关,因而也会直接影响建筑的稳固程度。
        1.3超规范结构
        主要包含三种:①超高结构,即结构的高度超出规范允许的最大高度;②超限结构,即结构的限值超出规范允许的最大限值;③新型结构,即运用新技术、材料或工艺施工而成的结构,这种结构通常规范都没有提及。对于超规范结构,因其限值超出规范允许,或与规范的规定相违背,或根本没有规范条文,也没有经验可以借鉴,所以无论平面或立面的设计布置是否达到规则,均属于不规则结构,在设计中严格审查,保证设计合理性。
        2高层建筑不规则结构设计的策略
        2.1提升周边抗扭构件的抗剪力
        高层建筑的设计人员在优化不规则结构的设计体系时,应做好对周边抗扭构件抗剪力的提升设计。设计人员要结合前沿的结构理论,即建筑结构一旦处于非弹性状态,当出现地震时,结构会受到双向的水平地震作用力的冲击,由此会出现重心的变化,进而导致结构失稳。基于此,设计人员需要注重抗扭构件这一细节,要能够结合抗震性能的具体要求,采取恰当的措施增加抗扭构件的抗剪力,从而提升建筑结构的整体抗震弹性值。


        2.2降低相对偏心距
        通过降低相对偏心距,可以比较有效地控制不规则结构的扭转效应,其主要原理在于高层建筑结构的相对偏心距及其扭转效应可呈线性函数关系。也就是说,通过减小楼体间的位移,便可以降低由主体结构扭转效应所造成的不良影响。基于此,应当要在高层建筑不规则结构设计中适当减小结构的相对偏心距,从而改善高层建筑结构的平面、空间整体分布情况及提高结构间的稳定性与安全性。与此同时,在实际建筑施工过程中,也可以采取一些有效的措施来减小高层建筑结构的相对偏心距。为此,应当要对高层建筑的相关数据进行准确测量,然后以此为根据来制定出一套科学的相对偏心距调整方案,并在设计图纸上明确标记相对偏心距的位置,对相关数据信息进行准确分析,这样才能够切实保障高层建筑不规则结构设计的科学性与合理性。
        2.3延性设计方式
        延性设计方式,是选择适合的能耗,结合能耗产生的结果,选择匹配的耗能构件,借此提升建筑结构抗震的方式。设计中以三种要素为主,分别是延性、强度、刚度。地震发生后,光有强度和刚度是不行的,延性也非常重要,是在房屋结构中起到弹性形变的一个重要内容,也是维持初始强度的重点。延性设计需要结合建筑材料延性面等,注意材料的变化曲线,在混凝土受压情况下,钢筋的拉伸程度以及混凝土曲线等,都是重要因素。另外,设计中也需要注意受压和受拉延展性的设计,注意不同的差别。通过加密箍筋的设计方式,改变构建的变形,并对构建形成一种约束情况。在具体的应用中,需要明确建筑所在的位置,要准确核对塑性铰的位置,并计算弯曲强度。在塑性铰的构建选择中,强度差和阻值确定后要进行系统分析。潜在区域构建中选择强度比较好的构建,从而维护建筑物的总体结构。
        2.4建筑刚度的合理改进操作
        根据建筑结构的偏心距离,实施合理的线性关系测算,调整扭转应变下的变化关系。根据设计的一系列操作,调整不规则建筑结构周期。根据剪力墙结构标准,关注重点改进要点,加强设计合理性,增强建筑结构的扭转刚度调配,确定扭转周期的有效性,提高框架梁的刚度承载力作用。
        2.5加强结构抗震设计
        抗震措施是对不同程度地震危害进行的经验教训总结,也是广大专家学者针对抗震设计给出的概括,是对结构抗震计算结果进行的补充,特别是严重与特别不规则,因其结构体系十分复杂,难以符合软件基本技术条件及假定,所得解析结果实际上并不准确,容易产生较大的计算误差,与工程实际情况远远不相符。基于此,抗震设计极为重要,必须引起相关设计人员的高度重视,采取合理可行的抗震措施。在这种情况下,很多规范都对抗震构造措施采用强制性条文予以书写,这对设计人员而言,不论是否掌握了这些强制性条文,都必须严格遵照和执行。
        结语
        综上所述,高层建筑结构设计模式中,需要依据不规则结构设计模式,注重建筑功能的基本需求分析。依据建筑外观比例关系,加强不规则结构设计的规范性管理,重视建筑经济、安全、稳定因素,加强高层建筑的安全化管理,结合设计方案思路,提升建筑结构稳定性和建筑施工质量水平。
        参考文献
        [1]巫仕斌.建筑结构设计不规则性的研究与应用关键要点[J].住宅与房地产,2019(3):23.
        [2]周江,沈倩.高层建筑结构设计不规则性的研究和应用[J].工程技术研究,2019,4(4):195-196.
       
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