高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)則性的研究與應(yīng)用

1、    高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)則性的研究與應(yīng)用    趙啟龍摘要：在現(xiàn)如今的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，高層建筑的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出一定的不規(guī)則性，這和高層建筑的設(shè)計方法有直接的關(guān)系。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不規(guī)則性體現(xiàn)出一定的美感，但是如果運用不當就會造成一系列的問題。因此，本文主要對高層不規(guī)則建筑的特點以及種類等進行深入分析，重點闡述了這種結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。旨在給建筑工程的設(shè)計人員提供一定的借鑒和參考，進而提高高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；不規(guī)則；應(yīng)用措施眾所周知，在建筑工程設(shè)計的過程中，需要考慮到建筑工程的所處的地理條件，氣候特點等諸多客觀因

2、素，為了滿足建筑需求，在設(shè)計中常常會采用不規(guī)則性結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計的不規(guī)則可以表現(xiàn)在很多方面，其中以平面布局、水平受力、豎直受力以及剛度等方面較為突出。在具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需要找到結(jié)構(gòu)不規(guī)則點，進而對建筑的規(guī)模和方案等進行認真地設(shè)定。進而采取切實可行的措施來對這種不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行改進和完善。因為，不規(guī)則的結(jié)構(gòu)會降低整體結(jié)構(gòu)的作用力。減少一定的安全性和可靠性，因此需要設(shè)計和施工人員加強對建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的重視。一、高層建筑結(jié)構(gòu)中不規(guī)則性發(fā)展的現(xiàn)狀隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，城市化進程加快、范圍擴大，對建筑的類別和建筑高度等方面的要求也不斷提高，也推動了建筑行業(yè)的

3、不斷發(fā)展和革新。建筑工程設(shè)計為了適應(yīng)當前城市發(fā)展和迎合市場需求，打破了傳統(tǒng)的高層建筑設(shè)計上要求建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則、對稱的設(shè)計理念。建筑設(shè)計師為了設(shè)計出新穎別致、獨樹一幟的建筑，使之成為城市里的一道靚麗風景，通常使高層建筑方案很不規(guī)則，這就給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員帶來了極大的難度和挑戰(zhàn)。二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)則的特點和形式由于社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的基本生活需求已經(jīng)得到滿足。因此，人們追求更高層次的需求，其中最重要的方面就是對建筑結(jié)構(gòu)的需求。通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)都以對稱的結(jié)構(gòu)為主，這種設(shè)計缺乏了一定的新意，因此，不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)就受到了設(shè)計師們的青睞。這也是對設(shè)計方式的創(chuàng)新。對于設(shè)計師來說，設(shè)計是一門藝術(shù)，

4、要賦予一定的美感，建筑的美首先表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上。因此，不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生。這種結(jié)構(gòu)得到了人們的普遍關(guān)注，在城市的建筑中應(yīng)用范圍較廣，逐漸成為現(xiàn)如今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要趨勢。不規(guī)則性的建筑結(jié)構(gòu)雖然能夠給人帶來一定的美感，滿足了人們的審美需求，但是這種結(jié)構(gòu)在設(shè)計的過程中給設(shè)計師們帶來了較大的難題，對于一些不平整的部位或者是樓板的間斷性等問題，都需要進一步解決。最重要的是，建筑結(jié)構(gòu)在滿足一定美觀性的基礎(chǔ)上，需要對質(zhì)量提出一定的要求。但是這種結(jié)構(gòu)方式很難做到這一點。另外，不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)所用成本也相對較高，增加了工程的造價。三、高層建筑結(jié)構(gòu)存在不規(guī)則的種類（一）平面不規(guī)則。所謂的平面不規(guī)則首先是平

5、面的扭轉(zhuǎn)程度不規(guī)則，主要是在設(shè)計的過程中，各個樓層中的層面最大位移遠遠高出了平均位移，這種情況下就會產(chǎn)生平面不規(guī)整的問題。其次就是凸凹程度不規(guī)則，衡量的方式主要是按照凹陷的長度和總體長度之間的比例來完成。最后，樓板局部也會出現(xiàn)不連接的問題。對這一點進行控制主要是看樓板的長度或者是平面的強度等是否出現(xiàn)較大幅度的波動現(xiàn)象。（二）豎向不規(guī)則的類型。對于豎向不規(guī)則來說，其表現(xiàn)的方式較廣，主要是側(cè)向剛度不規(guī)則或者是結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力、承載力、重力等等因素。對于側(cè)向剛度來說，其參數(shù)不能超過樓板的十分之七。另外，抗側(cè)力分布不均也是影響結(jié)構(gòu)不規(guī)則的重要因素，因為，結(jié)構(gòu)的受力情況，主要是依據(jù)相關(guān)的設(shè)施來進行力的傳遞的

6、。樓層的承載力如果出現(xiàn)較大幅度的變化，也增加了抗測力結(jié)構(gòu)的受剪程度。四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)則形的應(yīng)用高層建筑的不規(guī)則結(jié)構(gòu)在實際的應(yīng)用中，體現(xiàn)出一定的弊端，尤其是在地震的情況下，建筑結(jié)構(gòu)中不規(guī)則的部位較容易受到損壞，而且剛度作用較大的結(jié)構(gòu)受到的損害尤為強烈。為了改善這一問題，需要建筑設(shè)計工作人員在進行高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，加強對這些部分的控制，同時也要對主體結(jié)構(gòu)加強重視。通常情況下，才去的具體的措施主要有：保證平面結(jié)構(gòu)的對稱性，使得結(jié)構(gòu)的分布具有一定的規(guī)則性，這樣才能保證空間的穩(wěn)定性，進而減少整個建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)性。要根據(jù)設(shè)計方案來對建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度值控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)，最大限度地減

7、少建筑結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。具體來說可以從以下幾個方面來進行具體的分析：（一）盡量減少高層建筑結(jié)構(gòu)的相對偏心距在多數(shù)的建筑結(jié)構(gòu)中，高層建筑的扭轉(zhuǎn)程度和偏心距之間存在著明顯的聯(lián)系性。因此，為了減少建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的發(fā)生，就應(yīng)該從偏心距的角度入手，改變其參數(shù)值。這種做法不僅有效地改善了平面分布的不合理狀況，同時也減少了高層主體結(jié)構(gòu)的相對偏心距的大小，進而確定結(jié)構(gòu)中心和剛度中心的具體位置。（二）最好改進高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度與抗扭剛度的大小根據(jù)有關(guān)的調(diào)查的結(jié)果分析，可以得出這樣的一個結(jié)論：高層主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)自我震動周期的平方值保持線性函數(shù)關(guān)系，因此，在設(shè)計高層主體結(jié)構(gòu)時，可合理地降低建筑結(jié)構(gòu)

8、自我診斷的周期長短，來削弱高層主體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在有關(guān)剪力墻的設(shè)計過程中，就應(yīng)該在有效區(qū)域內(nèi)科學調(diào)節(jié)墻體的長度或者厚度大小，尤其是那些離高層結(jié)構(gòu)剛度中心較遠的墻體。改善高層主體結(jié)構(gòu)的抗扭剛度在實際應(yīng)用中通常是采取在結(jié)構(gòu)邊緣裝置柱梁的方式，來降低高層主體結(jié)構(gòu)的自我震動周期，另外提高邊緣連梁的剛度值大小同樣可以達到改善高層主體抗扭剛度的目的。（三）合理增強高層主體結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件的抗剪強度如果僅僅局限于協(xié)調(diào)高層建筑主體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)分布，就不能達到良好的設(shè)計效果，一旦出現(xiàn)較大額外力作用，其主體結(jié)構(gòu)就會受到不可逆的破壞。通過相關(guān)科研人員不斷深人的研究，發(fā)現(xiàn)如果高層建筑長期處于非彈性階段，一開始有規(guī)則的建筑

9、在受到多重地震作用影響下就會因變形而出現(xiàn)偏心的問題。要保證高層主體結(jié)構(gòu)具有很強的抗震性能，就應(yīng)該合理增強邊緣構(gòu)件的抗剪強度，這樣整體結(jié)構(gòu)即使受到較大的外力作用，仍然在自身彈性作用的影響下，回復(fù)正常狀態(tài)。（四）科學建立防震縫在實際的建設(shè)過程中，結(jié)構(gòu)工程師往往會碰見空間與平面形體繁雜的高層建筑圖紙，在多種因素的制約下，很難將這種繁雜結(jié)構(gòu)設(shè)計成有規(guī)則性的整體，這就需要依靠建立一些防震縫來保證工程項目的質(zhì)量。在建立防震縫的時候，應(yīng)該注意以下兩點內(nèi)容：一是如果建立防震縫兩側(cè)的設(shè)施并不相同或者對地震的抗力不同，就應(yīng)該按照不利一側(cè)結(jié)構(gòu)進行建立；二是如果出現(xiàn)臨近建筑沉降超出限值的情況，就應(yīng)該建立沉降的防震縫。五、結(jié)論在項目建設(shè)過程中，高層建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的不規(guī)則性會或多或少地對主體結(jié)構(gòu)的占地規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施分布等方面造成不利，進而影響了建筑的經(jīng)濟效益和社會效益。在規(guī)劃不規(guī)則性的高層建筑結(jié)構(gòu)時，相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)該采用先進的設(shè)計技術(shù)，盡可能地降低因建筑的不規(guī)則性而帶來的高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，以削弱其引發(fā)的負面影響，在保證工程質(zhì)量的同時，還能體現(xiàn)建筑不規(guī)則的