淺談高層不規則建築的結構設計方式
隨著我國建築產業的不斷髮展,建築體在外形構造上也在發生許多改變,越來越多的高層不規則建築體取代了過往那些對稱、均勻、協調的建築形態。處理好高層不規則建築體的結構設計中存在的各類問題是保障不規則建築體的安全性與穩定性的基礎,對於結構設計中的一些重點與難度的剖析也能夠幫助結構設計更為高質量的完成。
1 高層建築中不規則建築的發展現狀
隨著我國科學技術水平的逐步提升,我國建築行業也在不斷的發展。隨著城市的不斷擴建,設計者們為了迎合城市建設的發展需求,他們已經逐步更新了自己以往建築物必須要對稱、規則的觀念,並且在慢慢嘗試建造一些標新立異、新穎別緻、獨樹一幟的建築體,如非對稱、不規則的建築結構物。隨著人們的觀念的轉變,現如今大城市中出現了各式各樣結構複雜的不規則建築,這種趨勢在某種程度上代表了我國以後建築的發展方向。
不規則建築的產生對於建築行業有著一定的影響。
一方面,不規則建築極大的轉變了過往人們對於建築體的已有觀念,建築體的對稱、均勻、協調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特、構造複雜的不規則建築體,這些別緻的建築也很好的裝點了城市容貌。另一方面,不規則建築體在打造時複雜程度更高,尤其是對於建築體的結構設計而言,其難度明顯增大。想要保障這些不規則建築的穩定性與抗震性,這必須在結構設計上有所突破,並且能夠突破不規則建築在結構設計中存在的各種難點。從當下我國不規則建築的發展狀況來看,不規則建築出現的越來越多,很多開發商都樂於嘗試這種構造更為新穎獨特的建築形式。
2 不規則建築的結構型別
2.1 平面不規則結構型別
1)扭轉不規則:判斷標準是每一樓層自身最大的彈性水平位移大於該樓層兩端的彈性水平位移平均值的 1.2倍,或者是最大的層間位移大該樓層兩端層間位移平均值的 1.2 倍。2)凹凸不規則:判斷標準是建築結構平面凹進一側的尺寸大於其投影方向上總尺寸的 30%.3)樓板區域性的不連續:判斷的標準是樓板的尺寸以及平面剛度發生急劇的變化。
2.2 豎向不規則結構型別
1)側向剛度不規則:判斷的標準是該樓層的側向剛度值大小小於與其相鄰上一樓層的 70%,或者小於該樓層以上相鄰三個樓層側向剛度平均值的 80%,排除頂層不算,樓層區域性收進的水平向尺寸大於其相鄰下一層的25%.2)豎向抗側力構件不連續:判斷標準是豎直方向上的抗側力構件的內力透過水平轉換構件而向下傳遞。3)樓層承載力突變:判斷標準是層間的抗側力結構的受剪程度小於其上一層的 80%.4)樓層間質量突變:判斷標準是樓層質量大於相鄰下一樓層質量的 1.5 倍。
3 高層不規則建築的結構設計方式
3.1 減少建築結構的相對偏心距
減少建築結構的相對偏心距是不規則建築在進行結構設計時首先需要把握的一點。很多研究都顯示,建築體的扭轉效應與建築體的相對偏心距呈線性關係,想要控制建築體的扭轉效應,並且儘可能的縮小建築體樓層的位移值,這必須有效控制建築結構的相對偏心距。在具體的結構設計中首先可以透過模型分析以及具體的計算過程來確定整個建築體的質心以及剛心,隨之需要進一步展開對於建築體的結構剛度的分佈的研究,這樣才能夠進一步減少那些距離質心較遠的抗側力的構建。這對於縮小建築體的相對偏心距很有幫助。
3.2 調整建築結構抗側剛度和抗扭剛度比
從具體的.研究中我們認識到,建築體的扭轉效應與結構週期間存在一定的線性關係,這也帶給我們一些啟示,適當的減少建築體的結構週期將能夠很有效的幫助降低建築結構的扭轉效應。在具體的設計中可以一定程度加大剪力牆或者增加剪力牆的厚度,尤其是那些離剛心較遠的剪力牆需要特別留意。對於結構的抗扭剛度的設計也很重要,可以透過拉梁的設定來一定程度提升結構的抗扭剛度,這同樣能夠減小結構的扭轉週期。
3.3 提高周邊抗扭構件抗剪力
對於不規則建築而言其抗震性比起普通的規則建築更難保障,因此,在結構設計中很有必要透過合理的佈設來全面提升不規則建築的抗震效能。想要保障不規則建築在強震條件下仍然能夠保持穩定,只是調節建築體的結構佈置是不夠的,提升建築體周邊的抗扭構建的抗剪力將能夠起到很好的輔助作用,這也是結構設計中需要把握的一點。
3.4 設定防震縫
在許多不規則建築中都會碰到一些平面結構較為複雜的建築體,對於這類難以將平面佈設為規則結構的建築體,可以透過防震縫的設定來緩解一些實際問題。防震縫一方面能夠將建築體的平面分為一些規則的結構,另一方面,它能夠很好的保障整個建築體的穩定性。這是不規則建築中一種非常適宜的處理方式,將能夠極大的提升不規則建築體的抗震性與穩定性。
結 語
想要處理好高層不規則建築體結構設計中的許多問題,這需要在結構設計上有深入研究。在實際工作展開中首先應當合理控制建築體的相對偏心距,這是保障高層不規則建築體穩定性的基礎。同時,對於建築體的抗扭剛度與抗側剛度的控制也很重要,這些能夠進一步保障建築體的穩固。此外,還可以透過防震縫的設計來緩解一些實際問題。這些都是很好的結構設計方式,能夠進一步保障高層不規則建築體的綜合性能。