高層建筑結構不規則性的應用范文

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1高層建筑不規則結構的類型

1．1平面不規則

平面不規則的建筑結構主要可以分為三個類別，分別是扭轉不規則、凹凸不規則和樓板局部不連續。其中，扭轉不規則的特點是每一個樓層中，其自身最大的彈性水平位移在該樓層兩端彈性水平位移平均值的1.2倍以上，或是層間唯一最大值在該樓層兩端層間位移平均值的1.2倍以上。凹凸不規則的特點則是在建筑結構的明面上，凹進一側的尺寸在其投影方向總尺寸的30%以上。樓板局部不連續的特點是在樓板的某一個位置，其尺寸或平面剛度發生急劇的變化［1］。

1．1.1平面剛度偏心平面剛度中包括兩個方面，一方面為平面內剛度，指的是與荷載作用方向一致的剛度;另一方面是平面外剛度，指的是與荷載作用方向垂直的剛度。在構建差異、構建荷載變化、施工環境復雜等因素的影響之下，平面剛度存在一定程度的偏小。

1．1.2平面強度偏心平面應力指的是所有的應力都在同一個平面內，平面應變指的是所有的應變都在同一個平面內。一般情況下，平面強度偏心對構造的影響容易被忽略。在實際建設過程中，混凝土。鋼筋、鋼構件等存在一定的不確定性，導致結構的設計強度與實際強度存在差異，構建截面易出現強度偏心情況。

1．2豎向不規則豎向不規則的建筑結構主要可以分為四個類別，分別是側向剛度不規則、豎向抗側力構件不連續、樓層承載力突變和樓層間質量突變。其中，側向剛度不規則的特點是某一個樓層的側向剛度值在其相鄰上一樓層的70%以下，或是在該樓層以上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%以下。同時，除了頂層之外，樓層局部收進的水平方向尺寸在其相鄰下方樓層的25%以上。豎向抗側力構件不連續的特點是在豎直方向上，抗側力構件的內力是通過水平轉換構件而向下傳遞的。樓層承載力突變的特點是樓層之間的抗側力結構，其受剪程度在上一層的80%以下。樓層間質量突變的特點是某一個樓層的質量在相鄰的下樓層質量的1.5倍以上［2］。

2高層建筑結構設計中不規則性的應用

根據相關的調查研究顯示，在遭受地震災害的時候，平面存在不規則性的高層建筑結構往往是最容易遭受破壞的建筑類型。同時，此類建筑物還存在著質量和剛度偏心、抗扭轉剛度太弱等缺點。通過相關人員的進一步研究發現，對于高層建筑結構來說，扭轉效應所造成的破壞是最為嚴重的。因此，在實際的施工建設過程中，對于高層建筑結構中的扭轉效應，應當采取相應的措施進行有效的限制。對此，可以盡量的限制高層建筑結構平面不規則性，這樣就能夠在很大程度上消除偏心過大的情況，從而降低高層建筑結構扭轉效應的影響。此外，還可以適當的提高高層建筑結構的扭轉剛度，使其不會由于強度太弱而增強扭轉效應。在對高層建筑結構扭轉效應進行判斷的時候，可以通過將以扭轉為主的第一自振周期和以平動為主的第一自轉周期進行比較。如果至兩個數值較為相近，那么在振動耦連的影響下，高層建筑結構將會產生較大的扭轉效應。為此，在減少高層建筑扭轉效應的方面，可以采取如下措施:

2．1降低高層建筑結構的相對偏心距根據研究發現，高層建筑結構的扭轉效應和相對偏心距之間存在著線性關系。如果需要降低高層建筑結構的扭轉效應，同時縮小樓層之間的位移比，可以對建筑結構的平面布置進行相應的調整，從而使建筑架構的質心和剛心的位置更為接近［3］。在實際施工建設的過程中，可以在進行初步計算分析之后，對建筑平面的不規則性布置進行相應的調整。利用初步計算分析得出的結果，確定高層建筑結構的質心和剛心。然后，利用相關數據資料和以往的實踐經驗，對高層建筑結構的剛度分部進行準確的判斷。最后，在距離質心較遠的位置，適當的進行抗側力構件的增減。

2．2調整高層建筑結構抗側剛度和抗扭剛度高層建筑結構的扭轉效應與結構周期比的平方之間存在著線性關系。因此，在進行高層建筑結構設計的時候，應當適當減小其周期。在剪力墻的設計中，應當適當的對周邊剪力墻進行加長或加厚，尤其是距離剛心較遠的剪力墻更要加大重視。對于抗扭剛度的增加，可以高層建筑結構的邊緣加設拉梁，減小周圍結構的扭轉周期，或是增加周邊連梁的剛度。

2．3提高周邊抗扭構件的抗剪力單單靠結構的調整和布置，是無法完全確保在劇烈震動的環境下，高層建筑結構仍能保持安全［4］。因此，通過研究表明，如果高層建筑結構處在非彈性時期，那么由于受到雙向水平地震的作用，對稱的高層建筑結構就會隨著形態的變化而產生偏心。因此，應當對受抗扭效應制約的構件的抗剪性能進行強化，從而確保高層建筑結構在強烈震動的情況下，仍能保持整體彈性的狀態，從而提高建筑物的抗震性。

2．4設置防震縫在高層建筑的施工建設過程中，時常會遇到平面形狀較為復雜的建筑結構。由于實際條件的限制，平面結構不能被設置為規則的結構。對此，可以通過設置防震縫的方式，將高層建筑結構劃分為交單的結構單元。在高層建筑結構不規則性的應用當中，防震縫的設置是十分重要的。如果防震縫兩側的結構體系不同，或是地震反應效應不同的時候，要根據不利一側的結構來設計防震縫的寬度。而如果相鄰的建筑結構基礎沉降比較大，在設計防震縫的時候可以同時將其作為沉降縫來使用。

3結論

在高層建筑結構的設計和施工的過程中，不規則性會在很大程度上對建筑物的安全性和穩定性產生影響，從而直接影響到建筑物的結構設計和布局。因此，建筑師在進行高層不規則建筑結構的設計時，應當提高重視程度，盡量避免出現薄弱的部位。如果出現，應當及時進行強化。雖然當前高層不規則建筑結構的設計和應用還存在著一定的問題和不足，但是，隨著建筑技術的不斷發展，高層建筑結構設計中不規則性的應用必將越來越完善，從而既能提高高層建筑的美觀性，也能確保其安全與穩定性。

作者：謝慧 單位：云南城市建設職業學院