中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司 湖北省武漢市 430070

摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不規(guī)則性不僅會(huì)影響建筑自身的穩(wěn)固性，還會(huì)對(duì)建筑的美觀性產(chǎn)生影響，而在當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則設(shè)計(jì)中，要將其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)設(shè)置在平面不規(guī)則設(shè)計(jì)、豎向不規(guī)則設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，通過(guò)綜合控制各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)質(zhì)量，而獲得更好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。鑒于此，本文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不規(guī)則問(wèn)題進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；不規(guī)則問(wèn)題；應(yīng)用

一、建筑結(jié)構(gòu)存在不規(guī)則性的種類

隨著我國(guó)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(lái)越多的高層不規(guī)則建筑體取代了過(guò)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(wèn)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、豎向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型判斷

第一，側(cè)向剛度的不規(guī)則。判斷此種類型的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)是確定樓層之間的側(cè)向剛度值小于相鄰上一樓層的側(cè)向剛度值的百分之七十，或者小于該樓層連著向上三個(gè)樓層平均側(cè)向剛度值的百分之百十，當(dāng)然頂層不能按此方法計(jì)算。同時(shí)，樓層個(gè)別地方水平收縮的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)大于與之相鄰的下一層的百分之二十五。第二，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的不連續(xù)情況的判斷標(biāo)準(zhǔn)是考察數(shù)值方向的抗側(cè)力構(gòu)件是否通過(guò)水平力的轉(zhuǎn)換而不斷地向下傳遞力；第三，樓層間的承載力突變判斷標(biāo)準(zhǔn)是樓層間的受剪程度小于與之相鄰的上一樓層的百分之八十。

2、平面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型判斷

第一，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的不規(guī)則判斷依據(jù)為：每一個(gè)樓層的自身大限度的彈性水平位移尺寸必須大于緊鄰跟樓層兩個(gè)端點(diǎn)的彈性水平位移值的1.2倍，也或者是考察最大的層間位移值是兩端層間位移平均值的1.2倍；第二，凹凸結(jié)構(gòu)的不規(guī)則判斷方法是判斷該建筑結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)去一側(cè)的尺寸是否大于其投影上總尺度的百分之三十；第三，樓板局部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是考察樓板的尺寸和平面剛度發(fā)生急劇變化的程度。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則問(wèn)題概述

1、建筑結(jié)構(gòu)合理剛度

從當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)看，結(jié)構(gòu)合理剛度主要表現(xiàn)為樓屋蓋結(jié)構(gòu)合理剛度、主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)合理剛度等幾方面內(nèi)容，其具體資料如表1所示。

2、建筑空間利用

在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)必然會(huì)占據(jù)著一定空間，實(shí)現(xiàn)建筑集合結(jié)構(gòu)空間的合理利用，是當(dāng)前建筑空間設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容。從當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容來(lái)看，在整體結(jié)構(gòu)高度較大的高層中，通過(guò)避難層與設(shè)備層控制剛性，是提高建筑抗側(cè)剛度的主要方式，能滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要方法。具體而言，在建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要避免出現(xiàn)單純重視建筑單一構(gòu)件重要性而忽視整體結(jié)構(gòu)合理性的問(wèn)題。

三、高層建筑中不規(guī)則建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的逐步提升，我國(guó)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(shì)在某種程度上代表了我國(guó)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(guò)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(guó)不規(guī)則建筑的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，不規(guī)則建筑出現(xiàn)的越來(lái)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。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性的具體應(yīng)用

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(wèn)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(guò)防震縫的設(shè)計(jì)來(lái)緩解一些實(shí)際問(wèn)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。

1、合理利用空間和地面

在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候要最大程度的利用建筑施工地的空間面積和地面面積，合理分布不規(guī)則建筑，使高層建筑整體保持空間和平面結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性。要合理分布高層建筑主體結(jié)構(gòu)，防止出現(xiàn)較大的偏心作用。

2、要保持適度的高層建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)偏心距

高層建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)偏心距和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)在一定范圍內(nèi)是呈線性的函數(shù)關(guān)系，因此要降低主體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，就要保持適度的高層建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)偏心距，協(xié)調(diào)高層結(jié)構(gòu)空間及平面分布。對(duì)此，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，首先要對(duì)高層建筑各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)分析和計(jì)算，確定計(jì)算結(jié)果正確之后，再調(diào)整整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則平面布局，從而保證其準(zhǔn)確性及有效性。之后，還要請(qǐng)專業(yè)的人員根據(jù)施工人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)對(duì)比、判斷和分析，從而明確建筑結(jié)構(gòu)的剛度及其分布情況。必要的時(shí)候還可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的各部件進(jìn)行調(diào)整，以保證高層建筑結(jié)構(gòu)之間具有適度的相對(duì)偏心距，減少扭轉(zhuǎn)作用的發(fā)生。

3、提高高層建筑結(jié)構(gòu)周邊抗扭轉(zhuǎn)構(gòu)件的抗剪力

高層建筑結(jié)構(gòu)在受到雙向水平地震作用的時(shí)候會(huì)因形態(tài)的改變而出現(xiàn)偏心的現(xiàn)象，會(huì)給建筑整體帶來(lái)?yè)p壞。因此可以根據(jù)抗震規(guī)范及建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，合理提高高層建筑結(jié)構(gòu)周邊抗扭轉(zhuǎn)構(gòu)件的抗剪力，增加抗剪強(qiáng)度，使整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)在受較大外力的作用下，仍然具有回彈的性能，從而減少偏心現(xiàn)象的發(fā)生。

4、改進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度

高層建筑結(jié)構(gòu)的自我振動(dòng)周期平方值和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是呈一定的線性函數(shù)關(guān)系的，因此要想降低建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，就應(yīng)該合理改進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。在設(shè)計(jì)建筑剪力墻的過(guò)程中，在有效區(qū)域內(nèi)要科學(xué)合理的調(diào)節(jié)墻體的長(zhǎng)度、厚度，要改善高層建筑主體結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，降低高層主體結(jié)構(gòu)的自我震動(dòng)周期，從而降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

5、建立防震縫

在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候要根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及分布，科學(xué)建立一些防震縫。例如當(dāng)出現(xiàn)臨近建筑沉降超出限值的時(shí)候，可以建立沉降的防震縫。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，建筑作為人們生活中的一個(gè)不可或缺的組成部分，對(duì)于人們的生產(chǎn)生活起著至關(guān)重要的影響，因此，建筑的安全性和舒適度也是考量人們生活水平的一個(gè)重要的指標(biāo)。高層建筑作為未來(lái)我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，將會(huì)長(zhǎng)期的出現(xiàn)在人們的視野中，因此關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性問(wèn)題的研究，將是一個(gè)長(zhǎng)期且十分艱巨的問(wèn)題，這就要求我們?cè)诮ㄖY(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中，必須要重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性問(wèn)題，在實(shí)踐中總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)，盡可能的避免和減少因?yàn)檫@一問(wèn)題引發(fā)的后續(xù)的安全隱患，盡可能的增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和抗震性能，這樣才能確保實(shí)現(xiàn)建筑的各項(xiàng)性能，從而實(shí)現(xiàn)和諧社會(huì)的構(gòu)想。

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