吳茂銘

大象建筑設(shè)計(jì)有限公司 浙江杭州 310000

隨著社會(huì)的發(fā)展和時(shí)代的不斷推進(jìn)，人們對(duì)于建筑的要求也在不斷攀升。這也是近年來我們會(huì)看到越來越多性能豐富、構(gòu)造特異的建筑體產(chǎn)生，且很多城市中不斷有摩天大樓參數(shù)的原因。這些高層建筑及不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足人們視覺需求的同時(shí)，也極大增高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，并且使得建筑體的抗震性及安全穩(wěn)定性更難得到有效保障。對(duì)于高層不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有很多值得注意的技術(shù)要點(diǎn)，采取的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和理念也非常重要[1]。

1 當(dāng)前不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概況

現(xiàn)階段，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶動(dòng)了建筑業(yè)的飛速發(fā)展，為了讓城市化進(jìn)程與市場(chǎng)化需求得到進(jìn)一步滿足，建筑設(shè)計(jì)師在對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)不斷改變與更新自身建筑設(shè)計(jì)理念，由原有對(duì)稱建筑設(shè)計(jì)思想理念向獨(dú)特、新穎、多樣的全新建筑風(fēng)格進(jìn)行轉(zhuǎn)變，不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)便是其中之—。由于理念和思想的轉(zhuǎn)變，具有繁瑣、復(fù)雜外形與結(jié)構(gòu)的高層建筑越來越多，其建筑形式也表現(xiàn)出不規(guī)則的特點(diǎn)。由此不難發(fā)現(xiàn)，不規(guī)則結(jié)構(gòu)是高層建筑未來的一個(gè)想要發(fā)展方向。然而，不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)雖然可以讓高層建筑視覺效果有效提升，但是也對(duì)建筑強(qiáng)度提出了更好的要求，如何基于安全和穩(wěn)定的角度對(duì)不規(guī)則結(jié)構(gòu)高層建筑展開設(shè)計(jì)逐漸變成建筑業(yè)普遍關(guān)注的一個(gè)課題[2]。

2 不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型

2.1 豎向不規(guī)則分析

①樓層載荷力突變結(jié)構(gòu)：某一個(gè)樓層結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)受剪承載力呈現(xiàn)從下到上依次遞減的原則，每一層比其上一樓層減少大約百分之八十。②側(cè)向剛度不規(guī)則結(jié)構(gòu)：該類豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)可以細(xì)分為兩類情況，第一類情況就是結(jié)構(gòu)樓層的側(cè)向剛度比其相鄰上一層的減少大約百分之七十，或者比相鄰的上部三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值減少大約百分之八十；另一類情況就是除頂層以外的其他樓層的局部收進(jìn)水平向尺寸比其相鄰下一層超出百分之二十五。③層間質(zhì)量劇變結(jié)構(gòu)：在某個(gè)結(jié)構(gòu)中，下一層樓會(huì)比相鄰的樓層質(zhì)量小1．5倍左右，那么此類結(jié)構(gòu)稱為層間質(zhì)量劇變結(jié)構(gòu)。

2.2 平面內(nèi)的不規(guī)則結(jié)構(gòu)

平面內(nèi)不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有幾種典型體現(xiàn)方式，首先會(huì)看到的是扭轉(zhuǎn)不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)。這類建筑體是指建筑每層自身的最大彈性水平位移大于樓層兩端的彈性水平位移平均值的1．2 倍。其進(jìn)行判斷的標(biāo)準(zhǔn)是單向偶然偏心地震作用下的位移比大于1．2 倍。我們還會(huì)看到凹凸不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)，這類建筑體通常指是指平面太過狹窄、太長(zhǎng)，凹進(jìn)去太多，凸出來的又太細(xì)等。凹凸不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)判斷標(biāo)準(zhǔn)是，在陽(yáng)光下，建筑結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)去的尺寸大于投影方向尺寸的30%。還有一些其他的平面內(nèi)不規(guī)則結(jié)構(gòu)形態(tài)，這些結(jié)構(gòu)類型在目前越來越普遍，也讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有更多潛在問題需要得到良好處理與解決[3]。

3 高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)施方法

3.1 合理控制相對(duì)偏心距

對(duì)于高層不規(guī)則建筑體而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在實(shí)施的過程中需要就相對(duì)偏心距有合理控制。從相關(guān)實(shí)踐證明來看，在這類建筑體中相對(duì)偏心距會(huì)直接隨著建筑體扭矩的變化而變化，并且呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系。在實(shí)際的操作和施工控制中，如果能夠?qū)⒛切┎环弦?guī)范的平面設(shè)計(jì)做適當(dāng)調(diào)整，這可以幫助更好的確定整個(gè)建筑體的質(zhì)心與剛心。在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行非常明確的建筑體剛度的策略，一旦發(fā)現(xiàn)剛心和質(zhì)心有較大的偏離，可以通過就建筑體構(gòu)件的調(diào)試使用來做調(diào)整，以保障建筑體的穩(wěn)定性與抗震性。

3.2 合理設(shè)置防震縫

在處理高層不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先可以透過防震縫的合理布設(shè)來提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。一般來說，高層不規(guī)則建筑通常有非常復(fù)雜的平面設(shè)計(jì)，由于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求，使得規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)法使用。在這樣的背景下，可以合理設(shè)置防震縫來將建筑體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分，將整個(gè)建筑體分成若干個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元。這可以很大程度化解不規(guī)則建筑平面結(jié)構(gòu)中存在的問題，能夠讓建筑體的穩(wěn)定性有更好的保障。

3.3 調(diào)整扭曲剛度與抗側(cè)強(qiáng)度

在高層建筑的結(jié)構(gòu)中，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與振動(dòng)周期的平方具有密不可分的關(guān)系。要想使高層建筑自身扭轉(zhuǎn)效應(yīng)降低，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)將振動(dòng)周期當(dāng)成主要切入點(diǎn)，以調(diào)整振動(dòng)周期的方式讓扭轉(zhuǎn)效應(yīng)逐漸減弱。進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)的過程中，尤其是與剛度中心具有較遠(yuǎn)距離的墻體，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)墻體長(zhǎng)度及厚度展開合理、科學(xué)的調(diào)整。詳細(xì)來講，應(yīng)將柱、梁設(shè)計(jì)于結(jié)構(gòu)的邊緣，以此改變不規(guī)則結(jié)構(gòu)當(dāng)前抗扭強(qiáng)度，并使得振動(dòng)的周期減少。與此同時(shí)，應(yīng)通過對(duì)邊緣連梁當(dāng)前剛度的調(diào)整使扭曲剛度發(fā)生改變，通常邊緣連梁在提升抗剪承受力以后可以讓不規(guī)則結(jié)構(gòu)的性能得到改善與優(yōu)化，為此需要將剪力墻梁截面的寬度增加，這樣還能増強(qiáng)整個(gè)剪力墻的剛度，保證不規(guī)則結(jié)構(gòu)高層建筑具有較強(qiáng)穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，研究不規(guī)則結(jié)構(gòu)科學(xué)運(yùn)用于高層建筑的策略具有十分重要的意義。相關(guān)人員應(yīng)對(duì)當(dāng)前不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概況有全面的了解，掌握高層建筑主要的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整扭曲剛度與抗側(cè)強(qiáng)度、添加防震縫、減小偏心距、提升抗剪力等途徑對(duì)不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、合理地運(yùn)用，使高層建筑的整體質(zhì)量不斷提升，從而促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的長(zhǎng)期、穩(wěn)定發(fā)展。