不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震方案設(shè)計(jì)

不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震方案設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的立面、平面的規(guī)則與否，與建筑的抗震性能有著密切的聯(lián)系，因此在進(jìn)行不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)的抗震方案的設(shè)計(jì)時，需要結(jié)合建筑的扭轉(zhuǎn)規(guī)則性、結(jié)構(gòu)的平面、立面的特點(diǎn)加以分析，然后對位移限值等加以論證，最后對得到的方案加以對比，選出適合不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)抗震的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

當(dāng)前高層建筑的建設(shè)規(guī)模不斷加大，對于高層建筑的平面、立面進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要遵循原則。平面的形狀要連續(xù)、均勻，建筑的外形構(gòu)件要布置合理。經(jīng)過驗(yàn)證，房屋的體型不規(guī)則、平面立面凹凸不平等，容易在地震發(fā)生的時候造成非常大的危害。因此，對于建筑設(shè)計(jì)中關(guān)于不規(guī)則的建筑體系的抗震設(shè)計(jì)，必須要結(jié)合不規(guī)則建筑的內(nèi)力調(diào)整、結(jié)構(gòu)計(jì)算等采取措施，對于薄弱環(huán)節(jié)更要進(jìn)行抗震構(gòu)造的設(shè)計(jì)，以強(qiáng)化整體高層建筑的抗震性能。

1、工程概況

某高層建筑地上25層，地下3層，總體高度104.2米。15層以下東西長度94米，16層以上為83米。南北向?qū)挾葹?0米，總建筑面積5.3萬平方米。地下三層分別為餐飲、商業(yè)、車庫區(qū)。建筑師從環(huán)境和功能的要素的角度，將北側(cè)設(shè)計(jì)為電梯、機(jī)房、管井的集中區(qū)域，南側(cè)為敞開式的商住和辦公區(qū)域，采用玻璃幕墻作為立面的材料。整體立面為起航的船體，屋頂從東向主屋面逐漸升起，高點(diǎn)高度為22.5米，上有桅桿，桅桿高度為15米。

2、方案設(shè)計(jì)詳情

2.1建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)把握，從15層開始向上，西北側(cè)有收進(jìn)，豎向的變化較大，南側(cè)沒有設(shè)計(jì)剪力墻予以支撐，南北向的偏心較大。頂層自西向東有變化，東面較高和重。平面上的特點(diǎn)是，建筑物的兩個端部有剛度較小的單跨框架，東南的尖角為單柱，在地震作用下，端面的平面質(zhì)量將起到很大的作用，由于不規(guī)則，因此，需要在扭轉(zhuǎn)效應(yīng)上，設(shè)計(jì)出較大的抗側(cè)剛度。2.2經(jīng)過對結(jié)構(gòu)特性的分析之后，采用試算的方法，發(fā)現(xiàn)建筑物的特點(diǎn)是西低東高、西輕東重。東端和西端出現(xiàn)的單跨框架以及部分的面積，側(cè)剛較小，產(chǎn)生東段振幅較大的情況，為了使得結(jié)構(gòu)能夠形成以平動為主的基本振型，因此在東面設(shè)置了剪力墻。2.3針對南北向的偏心問題，為了滿足建筑連續(xù)多跨的框架剛度較大的特點(diǎn)要求按照剪力墻承擔(dān)的總彎矩進(jìn)行了剪力墻量的設(shè)置，減少了縱向地震作用下可能產(chǎn)生的扭矩，這樣，建筑物的靠近端部的剪力墻轉(zhuǎn)動中心的力臂將增大，能夠在地震扭轉(zhuǎn)中南北偏心產(chǎn)生的時候起到重要的作用。

3、結(jié)構(gòu)抗震分析

3.1工程采用了相關(guān)的應(yīng)用軟件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)抗震的分析，得到的計(jì)算數(shù)據(jù)如下。STRAT軟件計(jì)算位移限值對于位移限值的分析，經(jīng)過解散結(jié)果，可以知道，在考慮了偶然偏心影響的地震作用，樓層的最大位移與層高的比例是滿足建筑設(shè)計(jì)要求。RATIO為層平均位移和最大位移之間的比值，RTIO-D（n）為層平均層間和最大層間的位移比值，MAX-D/h為最大層間位移角，Umax為頂層最大位移（mm)。經(jīng)過數(shù)據(jù)論證，計(jì)算模型分別按照0、90度和45度方向計(jì)算結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形和內(nèi)力的組合特征，考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，得到了剪力墻連梁的折減系數(shù)、周期折減系數(shù)、阻尼比等數(shù)值。經(jīng)過軟件的計(jì)算結(jié)果，還發(fā)現(xiàn)個別連梁的彎矩和剪力出現(xiàn)截面超筋的情況，再進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)以及配筋的時候，通過設(shè)置鋼暗柱的方式，給予了加強(qiáng)措施。在本工程中，兩個單元的建筑均為混凝土核芯筒體的垂直交通通道，如電梯、樓梯，構(gòu)成的核心抗側(cè)力的構(gòu)件主要分布在兩側(cè)，這種設(shè)計(jì)提高了抗側(cè)的高度。對于周邊的翼板出現(xiàn)的出挑略多的問題，采用了彈性板加以解決，充分考慮變形對于邊角柱以及豎向構(gòu)件的影響，提高了一個等級的抗震功能，加強(qiáng)的區(qū)域內(nèi)的配筋，采用全高加密箍筋的方法，保證地震發(fā)生的時候構(gòu)件不屈服，結(jié)構(gòu)延性加強(qiáng)。3.2本建筑工程有著平面立面不規(guī)則的先天狀況，因此，要對計(jì)算過程中的近似性、局限性、地震的不確定性進(jìn)行充分的考慮，將施工因素等問題加入設(shè)計(jì)的內(nèi)容。不能完全依靠計(jì)算結(jié)構(gòu)，而是要對結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)造，薄弱環(huán)節(jié)加以分析，從結(jié)構(gòu)安全的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如工程在地震作用下，最不利的趨于在兩個端部，這部分為單跨柱框架，因此應(yīng)進(jìn)行承載能力和延性的加強(qiáng)，防止出現(xiàn)破壞。工程的框架承擔(dān)地震的總彎矩經(jīng)過測量接近50%，因此要在南側(cè)縱向框架的強(qiáng)度和延性設(shè)計(jì)上采用提高抗震等級的方法進(jìn)行構(gòu)造的設(shè)計(jì)。工程的西側(cè)剪力墻的數(shù)量較少，因此，在該區(qū)域的抗扭的設(shè)計(jì)上應(yīng)予以加強(qiáng)。還有中心部位的樓電梯間，混凝土的剪力墻布置上，框架較小的框架帶來了單體抗扭轉(zhuǎn)剛度不足的問題，可以通過增加結(jié)構(gòu)的側(cè)力抗扭剛度的方法進(jìn)行增大，依靠外圍抗側(cè)力墻剛度增加的方法，將抗扭轉(zhuǎn)剛度增大。

結(jié)語

對于不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)選型以及