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1高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的類型

1．1平面不規(guī)則

平面不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)主要可以分為三個(gè)類別，分別是扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)。其中，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的特點(diǎn)是每一個(gè)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(guī)則的特點(diǎn)則是在建筑結(jié)構(gòu)的明面上，凹進(jìn)一側(cè)的尺寸在其投影方向總尺寸的30%以上。樓板局部不連續(xù)的特點(diǎn)是在樓板的某一個(gè)位置，其尺寸或平面剛度發(fā)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(gè)方面，一方面為平面內(nèi)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(gòu)建差異、構(gòu)建荷載變化、施工環(huán)境復(fù)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(qiáng)度偏心平面應(yīng)力指的是所有的應(yīng)力都在同一個(gè)平面內(nèi)，平面應(yīng)變指的是所有的應(yīng)變都在同一個(gè)平面內(nèi)。一般情況下，平面強(qiáng)度偏心對(duì)構(gòu)造的影響容易被忽略。在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，混凝土。鋼筋、鋼構(gòu)件等存在一定的不確定性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度存在差異，構(gòu)建截面易出現(xiàn)強(qiáng)度偏心情況。

1．2豎向不規(guī)則豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)主要可以分為四個(gè)類別，分別是側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變和樓層間質(zhì)量突變。其中，側(cè)向剛度不規(guī)則的特點(diǎn)是某一個(gè)樓層的側(cè)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(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%以下。同時(shí)，除了頂層之外，樓層局部收進(jìn)的水平方向尺寸在其相鄰下方樓層的25%以上。豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)的特點(diǎn)是在豎直方向上，抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力是通過(guò)水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件而向下傳遞的。樓層承載力突變的特點(diǎn)是樓層之間的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，其受剪程度在上一層的80%以下。樓層間質(zhì)量突變的特點(diǎn)是某一個(gè)樓層的質(zhì)量在相鄰的下樓層質(zhì)量的1.5倍以上［2］。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則性的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)的調(diào)查研究顯示，在遭受地震災(zāi)害的時(shí)候，平面存在不規(guī)則性的高層建筑結(jié)構(gòu)往往是最容易遭受破壞的建筑類型。同時(shí)，此類建筑物還存在著質(zhì)量和剛度偏心、抗扭轉(zhuǎn)剛度太弱等缺點(diǎn)。通過(guò)相關(guān)人員的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)所造成的破壞是最為嚴(yán)重的。因此，在實(shí)際的施工建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行有效的限制。對(duì)此，可以盡量的限制高層建筑結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性，這樣就能夠在很大程度上消除偏心過(guò)大的情況，從而降低高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響。此外，還可以適當(dāng)?shù)奶岣吒邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度，使其不會(huì)由于強(qiáng)度太弱而增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行判斷的時(shí)候，可以通過(guò)將以扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期和以平動(dòng)為主的第一自轉(zhuǎn)周期進(jìn)行比較。如果至兩個(gè)數(shù)值較為相近，那么在振動(dòng)耦連的影響下，高層建筑結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。為此，在減少高層建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的方面，可以采取如下措施:

2．1降低高層建筑結(jié)構(gòu)的相對(duì)偏心距根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和相對(duì)偏心距之間存在著線性關(guān)系。如果需要降低高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時(shí)縮小樓層之間的位移比，可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而使建筑架構(gòu)的質(zhì)心和剛心的位置更為接近［3］。在實(shí)際施工建設(shè)的過(guò)程中，可以在進(jìn)行初步計(jì)算分析之后，對(duì)建筑平面的不規(guī)則性布置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。利用初步計(jì)算分析得出的結(jié)果，確定高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心。然后，利用相關(guān)數(shù)據(jù)資料和以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度分部進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。最后，在距離質(zhì)心較遠(yuǎn)的位置，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行抗側(cè)力構(gòu)件的增減。

2．2調(diào)整高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和抗扭剛度高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期比的平方之間存在著線性關(guān)系。因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小其周期。在剪力墻的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)膶?duì)周邊剪力墻進(jìn)行加長(zhǎng)或加厚，尤其是距離剛心較遠(yuǎn)的剪力墻更要加大重視。對(duì)于抗扭剛度的增加，可以高層建筑結(jié)構(gòu)的邊緣加設(shè)拉梁，減小周圍結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期，或是增加周邊連梁的剛度。

2．3提高周邊抗扭構(gòu)件的抗剪力單單靠結(jié)構(gòu)的調(diào)整和布置，是無(wú)法完全確保在劇烈震動(dòng)的環(huán)境下，高層建筑結(jié)構(gòu)仍能保持安全［4］。因此，通過(guò)研究表明，如果高層建筑結(jié)構(gòu)處在非彈性時(shí)期，那么由于受到雙向水平地震的作用，對(duì)稱的高層建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)隨著形態(tài)的變化而產(chǎn)生偏心。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)受抗扭效應(yīng)制約的構(gòu)件的抗剪性能進(jìn)行強(qiáng)化，從而確保高層建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈震動(dòng)的情況下，仍能保持整體彈性的狀態(tài)，從而提高建筑物的抗震性。

2．4設(shè)置防震縫在高層建筑的施工建設(shè)過(guò)程中，時(shí)常會(huì)遇到平面形狀較為復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)。由于實(shí)際條件的限制，平面結(jié)構(gòu)不能被設(shè)置為規(guī)則的結(jié)構(gòu)。對(duì)此，可以通過(guò)設(shè)置防震縫的方式，將高層建筑結(jié)構(gòu)劃分為交單的結(jié)構(gòu)單元。在高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的應(yīng)用當(dāng)中，防震縫的設(shè)置是十分重要的。如果防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)體系不同，或是地震反應(yīng)效應(yīng)不同的時(shí)候，要根據(jù)不利一側(cè)的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)防震縫的寬度。而如果相鄰的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降比較大，在設(shè)計(jì)防震縫的時(shí)候可以同時(shí)將其作為沉降縫來(lái)使用。

3結(jié)論

在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中，不規(guī)則性會(huì)在很大程度上對(duì)建筑物的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從而直接影響到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局。因此，建筑師在進(jìn)行高層不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)提高重視程度，盡量避免出現(xiàn)薄弱的部位。如果出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行強(qiáng)化。雖然當(dāng)前高層不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用還存在著一定的問(wèn)題和不足，但是，隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則性的應(yīng)用必將越來(lái)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(wěn)定性。

作者：謝慧 單位：云南城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院