摘要:隨著城市化進(jìn)程不斷加快,我國高層建筑數(shù)量逐年增長,同時,高層建筑中不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題與不足也逐漸顯現(xiàn)。本文簡要分析了國內(nèi)高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀及類型,在此基礎(chǔ)上提出一系列設(shè)計對策,旨在解決不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計實際應(yīng)用問題,僅供參考。
關(guān)鍵詞:高層建筑;不規(guī)則結(jié)構(gòu);設(shè)計對策;應(yīng)用
近年來,國民經(jīng)濟(jì)快速增長、人們生活水平不斷提高,對建筑的需求和要求也日漸提高,尤其是高層建筑,更推動了整個建筑行業(yè)的全面發(fā)展。高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性設(shè)計越來越受到廣泛關(guān)注,由于不規(guī)則結(jié)構(gòu)可對建筑物穩(wěn)定性造成不同程度影響,因此對建筑設(shè)計人員也提出了更高要求[1]。全面深入研究高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計對策具有不容忽視的實際意義。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計發(fā)展及類型
(一)發(fā)展現(xiàn)狀
高層建筑結(jié)構(gòu)新穎化是人們欣賞水平提高以及城市美觀需求的必然趨勢,是現(xiàn)階段城市化發(fā)展建筑設(shè)計的主流。但高層建筑不規(guī)則設(shè)計時需充分考慮多方面因素,以確保在設(shè)計的建筑形勢下不影響建筑穩(wěn)定性和安全性。施工場地的客觀環(huán)境、地區(qū)天氣變化等條件因素都會對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計造成一定影響,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計才可滿足功能、美觀等需求。不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計日益增多,表現(xiàn)形式也多種多樣,主要可分為平面和垂直受力個方向。建筑設(shè)計人員通常要根據(jù)工程規(guī)模、用途、方案等進(jìn)行設(shè)定,在實際建造過程中還需不斷核查修正。
(二)類型劃分
我國根據(jù)建筑物抗震能力規(guī)范通常將建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性劃分為一般不規(guī)則、特殊不規(guī)則、嚴(yán)重不規(guī)則三個等級,不同程度的建筑結(jié)構(gòu)必須嚴(yán)格按照規(guī)定加強(qiáng)相應(yīng)防范。高層建筑平面不規(guī)則類型是指平面及立面外觀不規(guī)則或不對稱,這類建筑的質(zhì)量、強(qiáng)度分布往往也不能滿足規(guī)則或?qū)ΨQ要求。平面不規(guī)則類型還可進(jìn)一步分為凹凸不規(guī)則、扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、局部樓板不連續(xù)等形式。設(shè)計過程中平面質(zhì)量偏心問題需參照國家規(guī)定通過增加邊界結(jié)構(gòu)體地震作用來盡可能減小影響;平面強(qiáng)度偏心則主要受鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)部件、混凝土等影響,依賴于建筑材料的選擇;另外,平面剛度偏心也是設(shè)計師需考慮的一項重要內(nèi)容,包括平面內(nèi)剛度和外剛度,前者是與載荷作用同向的剛度,后者是與載荷作用垂直方向的剛度,載荷不同可導(dǎo)致平面剛度產(chǎn)生不唯一性。高層建筑豎向不規(guī)則類型較為常見,可進(jìn)一步分為豎向抗側(cè)力構(gòu)建不連續(xù)、樓層承載力突變、側(cè)向剛度不規(guī)則等形式。高層建筑物豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)主要影響樓層建造的承載力。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計對策
(一)盡可能減小建筑結(jié)構(gòu)的偏心距
實踐證明,建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與相對偏心距之間具有一定的線性關(guān)系,因此設(shè)計結(jié)構(gòu)時盡可能減小建筑結(jié)構(gòu)偏心距是降低不規(guī)則結(jié)構(gòu)對高層建筑造成扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的有效辦法[2]。設(shè)計人員可對縮小樓層位移比例,進(jìn)一步調(diào)整建筑平面結(jié)構(gòu),以確保各個平面架構(gòu)科學(xué)合理。例如在某項建筑工程中,建立相關(guān)參數(shù)計算模型,在初步計算分析不規(guī)則結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對建筑結(jié)構(gòu)平面的質(zhì)量中心和剛度中心加以調(diào)整。此外,有必要結(jié)合既往資料和數(shù)據(jù)對比分析實際建筑結(jié)構(gòu)剛度,從而更準(zhǔn)確的判斷和提高建筑構(gòu)件抗側(cè)力。
(二)考慮在建筑結(jié)構(gòu)中加入防震縫
防震縫可將不規(guī)則建筑整體劃分為相對簡單、結(jié)構(gòu)規(guī)則的建筑物,一方面減小外形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)不規(guī)則對建筑安全穩(wěn)定性的影響,另一方面還能提高整體建筑抗震性能。防震縫有雙墻和雙柱兩種模式,用于建筑基礎(chǔ)面加強(qiáng)建筑高度,施工時需注意,防震縫尺寸最小范圍應(yīng)為50-100mm之間。防震縫可將兩側(cè)墻體分為獨立單元,既保證獨立單元結(jié)構(gòu)均勻、體型簡單,又滿足防震性能需求。當(dāng)實際建筑主體結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜難以設(shè)置防震縫時,可采取措施對易損建筑部位加強(qiáng)設(shè)計,以提高整體堅固程度和穩(wěn)定性能[3]。
(三)合理加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)抗剪力
高層建筑面對高強(qiáng)度震動時,僅靠上述兩點方案難以滿足國家具體規(guī)范[4],加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)抗剪力可有效提高抗震性能在強(qiáng)烈震動時確保建筑彈性完整。例如,某建筑工程施工時發(fā)現(xiàn),非彈性時期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可時建筑水平方向受到震動影響,從而產(chǎn)生形變,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)偏心,此時提高抗剪力設(shè)計結(jié)構(gòu)就可很好的避免這一現(xiàn)象。保障高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的根本條件即在于保持縱橫安全性。
三、結(jié)束語
我國現(xiàn)階段高層建筑中不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計較為常見,深入研究探討不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計對高層建筑整體影響以及實際應(yīng)用,可全面提高建筑質(zhì)量,延長使用壽命。高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計在實際應(yīng)用中仍存在不足之處,建筑設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)不斷學(xué)習(xí),提高專業(yè)技術(shù)水平,最大限度減少結(jié)構(gòu)不規(guī)則造成的不利影響。
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作者簡介:李靜(1984.3-),女,河北石家莊,碩士研究生,講師,研究方向:建筑結(jié)構(gòu)。