摘要:随着社会经济的发展、人民生活水平的进步,人们对于生活质量的要求越来越高,审美观点也相应发生了变化。在建筑设计上,常规且规则的建筑形式,已经满足不了社会的需求.因此,越来越多的不规则的建筑结构,出现在设计人员的工作中。本文首先说明了高层建筑结构不规则性的设计应用现状,然后分析了划分高层建筑中不规则结构的方法,最后详细阐述了高层建筑结构设计不规则性的应用。
关键词:高层建筑;不规则性;偏心距;抗扭刚度;
1高层建筑结构不规则性的设计应用现状
1.1高层建筑结构空间利用问题
对于高层建筑工程项目来说,结构不可避免的会占据一定空间。要想实现建筑结构设计不规则性应用效果,相关建设人员就必须要实现建筑结构空间的合理利用。就目前来说,在设计高层建筑工程整体结构的过程中,设计人员是通过设备层和避难层来控制刚性的,这是提高高层建筑抗侧刚度的主要方法。然而,在实际建筑结构设计过程中,设计人员存在过于注重建筑单一构件的设计,而忽略建筑整体结构的设计合理性问题,这就严重影响了建筑结构空间的利用效率。
1.2高层建筑结构刚度合理设计问题
在设计高层建筑结构刚度的过程中,其科学合理性的体现主要集中于主体抗侧力结构和楼层盖结构的刚度设计。然而,在实际合理性设计过程中,设计人员并未严格按照结构构件设计的相关规范,这就严重影响了建筑结构刚度的作用效果发挥。
2划分高层建筑中不规则结构
2.1平面不规则结构种类
平面不规则设计结构主要包括扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不规则三种形式,从以上三个角度来着重分析高层建筑平面设计不规则形式。
2.1.1平面刚度偏心
平面刚度偏心包括两种形式,平面外刚度和平面内刚度,平面外刚度就是垂直荷载作用
方向的刚度;平面内刚度就是具备一致与荷载作用方向的刚度。因为理想设计构件模型、施工环境、承受荷载与实际构件情况之间的差异,促使出现不唯一的平面刚度,也就是说会适当降低刚度。
2.1.2平面质量偏心
设计不同尺寸界面结构构件的时候,会出现质量偏心现象,此外因为施工条件、设计结构等原因出现质量偏性,依据国家抗震相关设计规范指标,设计平面规则结构的过程中,分析偏心影响的时候,需要合理应用简化的提高边榀结构地震作用效应方式,对于设计高层建筑结构来说,具备和国外一致的标准和规定,计算楼层偶然偏心质量单向水平地震情况的时候,与建筑物在地震作用方向上的每层投影长度的5%息息相关。
2.1.3平面强度偏心
平面应变以及平面应力都与简化空间模型理念息息相关。平面应变就是说在同一平面内进行所有应变;平面应力是说在同一平面内所有应力。常见的两种偏心问题就是平面刚度偏心和平面质量偏心,在实际设计高层建筑结构的时候,经常会忽视强度偏心的影响,在设计过程中,钢构件、钢筋使用型号、混凝土的配置都具备一定不确定性,因此,会促使设计结构强度与实际强度之间具备一定差距,从而使得设计结构强度的时候出现偏心,工作人员很难有效控制结构强度,因此在施工中不能忽视平面强度偏心。
2.2竖向不规则结构种类
在实际设计高层建筑结构的时候,会经常出现一些竖向不规则结构,例如,设计高层建筑过程中,采用上下粗、中间细的形式,上述结构形式会在一定程度上提高或者增强楼层承载力,如果不能全面分析竖向不规则结构,会极大程度影响建筑整体设计效果,竖向不规则设计结构主要包括侧向刚度不规则、楼层承载力突变、不连续竖向抗侧力三方面。
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3高层建筑结构设计不规则性的应用
3.1尽量减少高层建筑结构相对偏心距
在多数的建筑结构中,高层建筑的扭转程度和偏心距之间存在着明显的联系性。因此,为了减少建筑结构扭转效应的发生,就应该从偏心距的角度入手,改变其参数值。这种做法不仅有效地改善了平面分布的不合理状况,同时也减少了高层主体结构的相对偏心距,进而
可以分析出结构中心和刚度中心的相对位置。
3.2改善高层建筑结构抗侧与抗扭刚度
我们在实际的高层建筑施工过程中发现,很多小高层的主体结构出现了扭转效应和结构自我震动周期的平方值保持着线性函数的关系这表明,我们在进行高层主体结构设计的时候,应该通过合理地降低建筑结构自我诊断的周期长短的方式来降低高层主体结构的扭转效应。对于关剪力墙的有关设计,需要在有效的区域范围之内进行墙体的长度或者厚度的科学性调节,使高层建筑的主体结构的抗扭刚度在实际应用中得到改变。一般情况下,我们采用在主体结构的边缘处对柱梁进行布置,进而使高层建筑主体结构的自我震动周期降低,使高层主体抗扭刚度得到改善。
3.3增强高层主体结构边缘件抗剪强度
在高层建筑的的主体结构边缘构件的抗剪强度设计中,最重要的一点就是要保证其合理性。一旦设计不合理,就会在施工中出现,较大的额外力作用,使建筑主体结构的边缘构件发生严重的的破坏。据建筑行业的权威人士们的相关研究表明,“假如高层建筑长期处于非弹性阶段,本来具有规则性的建筑在受到多重地震作用的影响下就会因为变形而出现偏心的情况。”因此,要想让高层主体结构的抗震性能增强,能抵抗自然灾害的破坏,它的边缘构件的抗剪强度必须增强,这样即使受到了较为明显的额外力作用,整体的建筑结构也能够通
过自身的弹性作用而恢复正常。
3.4实现防震缝设计的科学合理性
在对建筑工程结构进行设计施工建设的过程中,其实际的作用质量会受到建筑结构内部构造以及功能设计需求方向的影响,这就很难将各个结构构件的作用效果形成一个整体,从而满足建筑工程对结构整体设计稳定性的需求。以防震缝的设计过程为例,其设计科学合理性的体现主要集中于实现两边不同设施的稳定性连接。这样一来,建筑结构的防震缝设计就能按照相关规范标准划分结构内部的各个区域,从而分担上层建筑结构对其的受力影响。然而,在实际的设计过程中,人员仅根据工程所在地的地震发生等级来设置结构防震缝,并没按照工程建设的相关需求进行,这就严重影响了整个建筑结构抗震性能的发挥。在此情况下,当地震来临时,灾害与房屋建筑工程之间就没有一个可供缓冲的空间。针对这一问题,建筑结构设计人员除了要根据当地发生地震灾害的最高等级进行防震缝设计外,还要充分结合工程建筑结构的作用要求,从而使防震缝更好的适应突发情况的出现。
4 结语
综上,在整个工程建设的过程中,高层建筑的不规则性会直接对楼体结构的平面分布构成明显的影响,这就需要及时的改进设计中薄弱的环节,确保其安全性。在建筑设计中,设计人员保证设计的合理性,适时的采用新技术和新理念,尽量减少因为结构的不规则性而给建筑带来的负面影响,尽量在确保建筑美观的同时保证建筑的质量。
参考文献:
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论文作者:夏素条
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/5
标签:结构论文; 刚度论文; 建筑结构论文; 规则性论文; 偏心论文; 平面论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2019年第11期论文;