平面不规则高层建筑结构设计分析

发表时间:2021/1/12   来源:《工程管理前沿》2020年10月30期   作者:王墨慧
[导读] 在现代建筑行业发展全过程当中,高层建筑占据着十分重要的地位,作为工程设计人员在实际开展设计过程当中,应该以建筑稳固性提升作为设计的关键点。
        王墨慧
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        摘要:在现代建筑行业发展全过程当中,高层建筑占据着十分重要的地位,作为工程设计人员在实际开展设计过程当中,应该以建筑稳固性提升作为设计的关键点。基于此,在实际开展高层建筑设计过程当中,作为设计人员必须要以提高结构整体稳定性作为出发点来针对设计方案展开进一步优化。尤其是在不规则高层建筑构造设计过程的那个中,为了更好的保证整个建筑物的稳定性,必须要充分结合高层建筑不规则结构设计的基本特点,针对技术方案展开针对性调整。
        关键词:高层建筑;不规则结构;结构设计
        在高层建筑不规则结构设计过程当中,必须要始终坚持以科学作为基本原则,并且将高层建筑结构设计的相关实际以及其他特点进行充分结合,力求能够将不规则结构设计方案融入至高层建筑结构设计之中,最终达到全面、有效提升高层建筑不规则结构设计的整体效果。
        1.高层建筑不规则结构设计的基本类型
        1.1平面不规则型高层建筑不规则结构
        凹凸不规则平面结构在设计上呈现出较为明显的扭转效应,而建筑本身的扭转结构效应同样是导致地震灾害产生的最重要因素。目前,国内有数量较为庞大的高层住宅都是采取凹凸不规则平面设计方式。整个工程在平面上显示出多个凹凸组合的基本形式,而且由于此种平面自身的不规则性,导致整个建筑工程在结构上存在诸多的不规则项,最终导致整个项目位于“超限高层建筑工程实施抗震设防专项审查”边界之上,作为工程设计人员本身对于凹凸不规则平面本身是否超限在把控上也不能做到完全精准。
        1.2竖向的不规则高层建筑结构
        竖向不规则建筑结构的基本特点主要包括如下几点:第一,侧向的整体刚度存在不规则现象,其比较容易导致整个高层建筑结构往不规则的方向发展,例如:为了达到扩大高层建筑结构内部空间的目的,作为设计人员通常会将建筑结构顶部的柱以及墙完全去掉。通常情况下,不规则高层建筑上部楼层的水平尺寸都大于下部的楼层,而如果上部楼层的收进区域需要延伸至室外的底面,则应该保证其高度由于整个高层建筑房屋之间的比例大于0.2,而上部楼层在收进之后的尺寸通常应该高出其下部楼层整体尺寸的75%;除此之外,此楼层本身的侧向通常应该刚度小于其他相邻三楼层的80%。第二,其竖向抗侧力构件自身的连续性存在一定不足。而其中的不规则水平转化构件当中竖向抗侧力构件会呈现问下传递的趋势。
        1.3其他类型的高层不规则建筑结构
        我们在实际开展高层建筑不规则结构设计过程中,还应该将其他类型的不规则结构纳入其中,究其原因是因为超规范以及复杂高层建筑两种结构形式。首先 是复杂高层结构。从客观上来看,复杂结构在高层建筑当中的存在相对较多,例如常见的多塔楼或者连体结构。其次,不论是新型的建筑结构,亦或者是超高层建筑,都属于不规则建筑结构的范畴。其中,新型建筑结构主要是规范当中未涉及的结构类型,其主要是通过新技术或者新材料来进行建造的,而超高结构则主要致超过规范所规定的的最大高度的建筑结构类型。


        2.高层建筑不规则结构设计的基本要点分析
2.1对于重点参数展开严格的控制
        第一,严格控制位移比。在实际开展高层建筑不规则结构设计过程当中,通过严格控制位移比,能够在很大程度上达到控制整个高层建筑结构平面不规则的作用。通常情况下,在实际开展高层建筑不规则结构设计过程当中,其位移比临界值通常在1.2以内。具体而言,A级不规则建筑结构的整体移比临界值应该控制在1.5之内。B级不规则建筑结构的位移比临界值则应该控制在1.4之内。第二,周期比。通常情况下,周期比所指的的结构扭动以及平动所构成的比值,在实际开展设计工作过程当中应该针对其展开重点监控,首先,通过针对侧向刚度以及周边刚度之间的相对关系进行严格的控制,对于更好的避免不规则结构出现严重的扭转效应具备积极作用。另外,在此过程当中,作为设计人员需要将A级不规则结构高潮呢个建筑的周期比应≤0.9之内,而B级不规则高层建筑的周期比则应≤0.85。在实际开展设计的过程当中,可以通过针对内部主体结构进行弱化以及周边主体结构强化的方式来更好的避免周期比达不到相应要求。
   2.2有效降低建筑结构整体的偏心距
        作为不规则高层建筑结构的设计人员,在实际设计过程中,必须要尽可能减少高层建筑结构的偏心距,并且力求将其中的相关影响因素降至最低,最终达到提升建筑结构整体稳固度的目的。为了能够更好的实现扭转效应的相关目标,作为工程设计人员必须要针对整个建筑的布局进行科学的设计,以求更好的降低楼层的位移比以及质心、刚心之间的整体差距。通常,最为有效的方法主要是作为工程设计人员必须要针对建筑结构展开认真、科学的计算,并给针对不规则平面展开不断的优化以及完善,除此之外,还应该针对调整之后的结构展开深度的研究分析,要求所有的数据指标都能够通过。由此达到提升不规则高层建筑安全性之目的。
   2.3针对刚度进行有效的调整
        所谓的刚度调整指的是对于不规则建筑结构自身的扭曲刚度以及抗侧刚度展开有效的调整。众所周知,整个建筑当中的扭矩效应转化与振动周期之间存在较为明显的关联,因此在实际设计过程当中,通过针对振动周期展开适当的调整,能够达到有效缓解高层建筑整体结构的扭转效应。例如:对于A级不规则建筑而言,针对扭矩结构以及平动为主的第一自振周期比例必须要≤0.9,而B级则应该≤0.85。例如:在剪力墙设计过程当中,首先应该保证墙在长度以及厚度之间的相互关系合理,而针对中心间距比加大的墙体而言,为了能够更好的提升结构的抗扭强度并且降低震动周期,另外还可以在结构的边缘进行柱、梁等结构的设置。扭曲的刚度本身可以通过边缘连续梁的刚度来达到优化作用,通过此种方式提升连续梁的抗剪能力,除此之外,还能够通过提升连梁截面来达到提升整体结构性能的目的。
        3.结语
        目前,国内建筑行业正处于突飞猛进的阶段,高层建筑的不规则结构设计应用也越来越多,其在更好的满足人们对于建筑功能需求的同时,在很大程度上提升了建筑在外观上的美观度,很好的适应了人们日趋增长的审美需求。基于保证高层建筑安全性的考量,必须要使用最科学、合理的工程设计方案,尽可能提升其整体稳固度,以此来推动 建筑工程施工质量提升,进而更好的保障我国建筑行业的持续发展。
    


        参考文献:
        [1]胡昌德.平面不规则高层建筑结构设计分析[J].绿色环保建材,2020(8):72-73.
        [2]余岳.某L形平面高层框架-剪力墙结构静力弹塑性抗震性能分析[J].城市住宅,2019,26(7):121-123.
        [3]孙凌.关于高层建筑不规则结构设计的应用分析[J].建材与装饰,2019(15):94-95.
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