建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性的研究與應(yīng)用

1、    建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性的研究與應(yīng)用    陳樹(shù)良摘 要：隨著城市化進(jìn)程的逐步加快，城市中的高層建筑也是越來(lái)越多。其中，各種不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也變得越來(lái)越普遍。本文主要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則問(wèn)題展開(kāi)討論，希望能夠?yàn)槲磥?lái)的建筑設(shè)計(jì)工作提供相關(guān)的理論支持。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不規(guī)則結(jié)構(gòu)問(wèn)題包括結(jié)構(gòu)的合理剛度、建筑空間的有效利用等，同時(shí)還討論了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不規(guī)則問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用情況。通過(guò)相關(guān)的分析可以發(fā)現(xiàn)，建筑設(shè)計(jì)中的不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)能夠有效的滿(mǎn)足建筑的抗震要求，在實(shí)際應(yīng)用中取得了比較好的效果。關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；不規(guī)則；研究；應(yīng)用： tu318 ： a ：

2、1673-1069（2016）17-94-20 引言在進(jìn)行建筑的建造過(guò)程中往往會(huì)由于相關(guān)環(huán)境以及地質(zhì)條件的限制而導(dǎo)致建筑體呈現(xiàn)出不規(guī)則的形狀，一些不對(duì)稱(chēng)的建筑結(jié)構(gòu)也比較常見(jiàn)。比如說(shuō)著名的中央電視臺(tái)大樓就是一個(gè)典型的不規(guī)則建造體，盡管如此，但是它卻真實(shí)的體現(xiàn)設(shè)計(jì)者獨(dú)具一格的設(shè)計(jì)理念。同時(shí)，不規(guī)則建筑在受力上能夠影響建筑設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展，會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)在水平方向上的偏心側(cè)力，會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的變形力以及扭轉(zhuǎn)力，造成建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的降低，增加建筑的建造成本。所以說(shuō)在進(jìn)行具體的實(shí)踐時(shí)還是應(yīng)該注意盡最大可能的保持建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)，因?yàn)檫@樣是提高建筑抗側(cè)力的重要基礎(chǔ)條件，有效的提高建筑物的安全系數(shù)和使用壽命1。

3、1 不規(guī)則建筑的發(fā)展現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及在建筑領(lǐng)域設(shè)計(jì)理念的更新，近些年來(lái)，我國(guó)的建筑行業(yè)也有了巨大的發(fā)展。我國(guó)的城市化進(jìn)程很大程度上促進(jìn)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各種不同的建筑設(shè)計(jì)新理念也廣泛的應(yīng)用在城市建筑中。現(xiàn)在城市建筑已經(jīng)一改往日的單調(diào)與規(guī)則，開(kāi)始追求符合新時(shí)代審美的建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格，其中不規(guī)則建筑以及非對(duì)稱(chēng)建筑都得到了極大的發(fā)展。現(xiàn)在，許多大城市中的一些建筑因其獨(dú)特的建筑風(fēng)格贏得人們的普遍關(guān)注，比如說(shuō)比較出名的“東方之門(mén)”等。當(dāng)然在這些建筑的背后是建筑師和相關(guān)的設(shè)計(jì)人員們辛勤努力的結(jié)果。但是，雖然不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠很大程度上提高建筑的美感，但是，這也會(huì)在很大程度上提高建筑設(shè)計(jì)的難度，如

4、何設(shè)計(jì)獨(dú)具一格而又能夠保證建筑安全的不規(guī)則建筑已經(jīng)成為了建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要研究課題。2 建筑結(jié)構(gòu)中的不規(guī)則類(lèi)型分類(lèi)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來(lái)講，一般能夠分為以下的兩類(lèi)，包括平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)和豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)。平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要包括以下的幾類(lèi)：平面凹凸的不規(guī)則性、扭轉(zhuǎn)的不規(guī)則性以及個(gè)別樓板的不連續(xù)等幾類(lèi)；豎向的不規(guī)則主要包括樓層承載力的突變、側(cè)向剛度的不規(guī)則性以及豎向抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不連續(xù)等。本文主要是選擇兩種設(shè)計(jì)工作中比較常用的不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析介紹。2.1 對(duì)平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)類(lèi)型的判斷首先，對(duì)于扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)講對(duì)其不規(guī)則的判斷根據(jù)主要是在每一樓層的最大限度彈性水平唯一尺寸必須是超過(guò)緊鄰樓層兩個(gè)端點(diǎn)之間彈性

5、水平位移的1.2倍，也可以對(duì)最大層間位移進(jìn)行考察，必須保證超過(guò)層間平均位移值的1.2倍。其次，對(duì)于凹凸結(jié)構(gòu)的不規(guī)則形判定指標(biāo)為凹進(jìn)去一側(cè)的數(shù)量是否超過(guò)其投影尺寸的總長(zhǎng)度的30%。再次是對(duì)于樓板局部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性的判定標(biāo)準(zhǔn)主要是根據(jù)相關(guān)樓層平面剛度以及樓板尺寸所發(fā)生的急劇變化程度。2.2 對(duì)于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)類(lèi)型的判斷首先，應(yīng)該對(duì)建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的不規(guī)則形進(jìn)行判斷，對(duì)于此種類(lèi)型建筑進(jìn)行判定的標(biāo)準(zhǔn)為樓層之間的側(cè)向剛度低于相鄰上一樓層側(cè)向剛度的70%，如果該樓層的剛度值小于以上三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%也可以做出這種判定。同時(shí)，樓層個(gè)別區(qū)域水平收縮的長(zhǎng)度應(yīng)該超過(guò)與之相鄰樓層的25%。其次，對(duì)于樓層

6、之間承載力的突變標(biāo)準(zhǔn)為樓層之間的受剪力強(qiáng)度低于與緊鄰上一樓層剪力強(qiáng)度的80%。再次是對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不連續(xù)的判定指標(biāo)為在豎直方向上抗側(cè)力構(gòu)件能否通過(guò)水平力的轉(zhuǎn)變而不斷向下部樓層傳遞。最后對(duì)于樓層之間質(zhì)量的突變標(biāo)準(zhǔn)為樓層質(zhì)量應(yīng)該超過(guò)相鄰下一層質(zhì)量的1.5倍2。3 對(duì)于不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要方法在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，根據(jù)有關(guān)人員的研究以及實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，那些抗震能力不強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)主要是一些結(jié)構(gòu)不規(guī)則的建筑物，還包括一些建筑物質(zhì)量與剛度發(fā)生偏離的建筑，根據(jù)相關(guān)的研究還可以看出，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生穩(wěn)定性最大影響的是扭轉(zhuǎn)效應(yīng)以及扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。所說(shuō)在具體進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工工作時(shí)應(yīng)該盡量的對(duì)結(jié)

7、構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行限制，建筑工程中最普遍用來(lái)限制建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的辦法主要包括以下的幾類(lèi)：第一，如果建筑結(jié)構(gòu)的某一部分比較弱就很有可能會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)之間的錯(cuò)位，所以說(shuō)，提高建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度可以從這一方面入手；第二，要想提高建筑結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)效應(yīng)應(yīng)該盡可能的降低建筑結(jié)構(gòu)在平面上的不規(guī)則性，這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠在一定范圍內(nèi)對(duì)可能產(chǎn)生的過(guò)大偏心力進(jìn)行限制，提高建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)力度。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)如果兩種效應(yīng)扭轉(zhuǎn)周期逐漸接近，由于震動(dòng)耦連的作用，建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)在一定程度上增大，所以對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)而言，降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是保證建筑穩(wěn)定性的重要方面，主要包括以下幾個(gè)方面：對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的設(shè)計(jì)應(yīng)該是

8、在一定計(jì)算分析的基礎(chǔ)上做出，根據(jù)相關(guān)的計(jì)算確定建筑結(jié)構(gòu)的剛心以及質(zhì)心，并且同時(shí)還應(yīng)該注意根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)以及相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的剛度分布進(jìn)行分析，然后適當(dāng)?shù)膶?duì)距離質(zhì)心比較遠(yuǎn)的抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意降低建筑體的偏心距，根據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)可以得知，建筑體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與其相對(duì)偏心距之間存在一定的關(guān)系?？梢酝ㄟ^(guò)降低樓層之間的位移比來(lái)改變建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)建筑物的平面位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣能夠有效的減少建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)心與剛心之間的距離，使兩者盡可能的重合。對(duì)周邊抗扭構(gòu)件的抗剪切力進(jìn)行提高，如果想要保證建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈震動(dòng)下的安全，如果僅僅對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)作出調(diào)

9、整還是不夠的。根據(jù)有關(guān)技術(shù)人員的研究可以發(fā)現(xiàn)，處于非彈性時(shí)期的建筑結(jié)構(gòu)，如果受到雙向水平震動(dòng)的作用很有可能造成建筑結(jié)構(gòu)的偏心現(xiàn)象3。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)抗扭剛度比以及抗側(cè)剛度進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)有關(guān)的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來(lái)講，其扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期之間比值的平方是具有線(xiàn)形關(guān)系，所以說(shuō)在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意合理的降低建筑結(jié)構(gòu)施工周期。比如說(shuō)在進(jìn)行剪力墻的施工時(shí)，應(yīng)該在保證建筑工程穩(wěn)定、安全的前提下適當(dāng)?shù)脑黾又苓呄嚓P(guān)剪力墻的厚度，尤其是對(duì)于那些距離剛心最遠(yuǎn)的剪力墻。合理的設(shè)置防震縫，在進(jìn)行工程施工時(shí)可能會(huì)遇到一些平面形狀比較復(fù)雜的建筑工程，由于在進(jìn)行這一類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)受到相關(guān)地形條件的限制，所設(shè)計(jì)的平面結(jié)構(gòu)往往是不規(guī)則的，通過(guò)合理的設(shè)置防震縫不僅能夠有效的將相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)分割成一些比較簡(jiǎn)單的單元，同時(shí)還能有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。4 結(jié)語(yǔ)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代城市建筑中越來(lái)越普遍，不規(guī)則結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑工程質(zhì)量建設(shè)也具有越來(lái)越重要的地位。但是現(xiàn)階段的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用中依然是存在一定的問(wèn)題。所以，相關(guān)的研究人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的研究，在滿(mǎn)足現(xiàn)代人多樣化需求的同時(shí)盡量的降低不規(guī)則結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響