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摘要:当前我国的建筑业不断发展,高层建筑逐渐增多,而且结构设计也变得非常的复杂,很多建筑为追求设计上的新题,所以不规则性结构就大量出现。这就在建筑设计上提出更高的要求,保证建筑设计的质量和安全是设计中首先要考虑的问题,同时还要兼顾保证建筑的美观性。本文就高层建筑结构设计不规则性应用进行了研究。
关键词:高层建筑;结构设计;不规则;应用
引言在高层建筑领域中,建筑工程结构设计是一项系统化工程,要求设计人员必须具备较高的专业水平外,还要具备严谨负责的态度和较强的责任感。随着科学技术的不断提高,高层建筑结构设计要做到细致化、全面化,这给设计人员提出了更高的要求。在建筑工程设计建设过程中影响因素很多。客观因素有自然条件、建筑空间以及工程造价等方面;主观上有人们追求建筑的形态的与众不同,体现个性化等。这些影响因素都会在一定程度上造成建筑结构出现一些不规则的现象。建筑结构不规则使得建筑在水平和垂直受力,建筑的延展性和抗重荷的能力等方面都发生很大的变化,这样的变化需要在建筑设计工作中提前谋划,科学绘制建筑平面以及垂直方向的分布图,避免在以后的设建设和施工中对建筑物的安全产生不良影响。加强结构不规则设计研究就是要对不规则建筑建设中薄弱的环节进行科学合理的调整,进而提高建筑的安全性和可靠性。
1高层建筑结构设计不规则的特点和形势
随着建筑业不断发展,城市化水平不断提升,人们对建筑审美的要求越来越高,在保证安全性和舒适性的同时,希望建筑有更多外在的美感。所以建筑设计人员就需要将人们对建筑的这种追求落实建筑设计平面当中,需要他们不断补充和更新自己的设计理念和设计知识。只有这样才能更好地满足人们对建筑设计的需要。建筑结构的不规则性是人们希望自己居住的建筑能够更具特色的追求,这些建筑风格迥异的外观对城市的整体面貌有了很大的提升。
建筑结构的不规则在满足人们审美和个性追求的同时,在实际的应用中依然存在不足,如高层建筑结构设计难度增大,对日后的实际施工带来了困难,以及对施工进度以及工程造价均会造成一定的影响。若建筑结构设计存在不完善或瑕疵,极易出现由于建筑结构应力集中部位在较大水平力冲击下会使建筑整体遭到破坏,影响高层建筑的整体稳定性。这些就对建筑设计和建设也提出了更高的要求,建筑的设计和施工人员需要在技术上花费更多的精力。
2高层建筑结构不规则性的类型
主要是三个方面的不规则:一是平面不规则的扭转呈现出非常明显的不规则性,二是平面的布局明显的不规则性,整体结构中凹面的长度和总长度比值最好不要超过0.3,三是楼板结构出现断层现象。
2.1从平面角度看,高层建筑的不规则结构类型:(1)竖向不规则结构。生活中常常看到,主要是建筑楼体上下粗和中间绷这一外形的结构,比较常见的是:侧向刚度不规则结构以及竖向抗侧力构件不连续这类。竖向不规则结构的应用存在其不稳定性,易发生楼层承载力突变情况,会使整体的建筑结构受到一定的影响,给居住带来了极大的安全隐患。
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2.2平面不规则结构。指楼板局部不连续或者扭转不规则及凹凸不规则等均是平面不规则结构。其结构的设计应该把握好以下几点:首先,考虑建筑平面的质量偏心,在结构构架时其截面尺寸存在差异容易发生质量偏心。其次,需要考虑平面刚度偏心,平面内外两种刚度均属于平面刚度由于构建承受载荷不同、复杂的施工环境以及设计图纸和实际施工中构件间的差性会进一步增大结构平面刚度的未知性,造成平面刚度相对比较小的现象。最后,需要考虑平面强度偏心,因为在实际施工过程中,建筑选用的钢筋型号、混凝土的配合比以及钢构件的型号具有不确定性,进而使得结构实际投入施工中同设计时所要求的强度有所不同,因此便在构件界面处极易产生平面强度偏心的现象。
3高层建筑结构不规则性的应对措施
3.1优化调整合理设置高层建筑结构相对偏心距。研究发现,高层建筑结构中的扭转效应和相对偏心距在一定的范围中呈线性函数关系,减小楼体间的位移就可以有效的减小主体结构招转效应所产生的不良影响。科学合理的设置或者适当调整偏心距,就可以很好的改善结构的空间和平面的整体分布,可以更好地保证结构之间的稳定性和安全性,在建筑施工的过程中可以采取以下措施。首先做做好数据收集计算。对具体的数据进行精确的计算,根据计算出的具体数值制定一个合理的调整方案。二是对相关的数据和资料进行全面的详细的分析,在设计图纸上明确的标出相对偏心距的位置,只有这样才可以更好地对建筑结构的偏心距进行更为准确的调整,更好地规划高层建筑的结构设计,使其更加具有合理性。
3.2科学改进高层建筑结构抗侧刚度与抗扭刚度的大小。据调查:高层主体结构出现的扭转效应和结构自我震动周期的平方值保持线性函数关系,根据这样的结果,在设计高层主体结构时,可合理地调整结构自我诊断的周期长短,来削弱高层主体结构的招转效应。因此在有关剪力墙的设计过程中,就应该在有效区域内科学调节墙体的长度或者厚度大小,尤其是那些离高层结构刚度中心较远的墙体改善高层主体结构的抗扭刚度,例如在实际应用中利用拉梁布设、提高边缘连梁的刚度值大小等方法,强化结构抗扭刚度,达到改善高层主体抗扭刚度的目的。
3.3合理增强高层主体结构边缘构件的抗剪强度。实践中可以看到,完全依赖结构布局或者结构调整,是难以确保建筑结构尤其是高层抗震安全性的。想要达到更好的结构分布效果不仅仅要在主题结构的调整上下功夫,但是如果出现了较大的外力作用。建筑的主体结构就会发生非常严重的破坏,比如发生了严重的自然灾害或者是外力破坏现免就会导至致建筑变形或者是偏心严重等问题,要更好地保证建筑的抗震性能要达到一定的标准,最终还要加强边终结构的强度,这样才能很好地保证建筑能够安全的发挥自身的功能。
3.4科学设置结构防震缝。在实际的建设过程中结构工程师往往会遇到设计结构较为复杂的情况,这就可以在设计时适当的设置防震缝,依靠防震缝来保证工程项目的质量。在高层建筑中设置防震缝可以有效提高其稳定性,在建立防震缝的时候,如果建立防震缝两侧的设施并不相同或者对地震的抗力不同,就应该按照不利一侧结构进行建立。如果出现临近建筑沉降超出限值的情况,就应该设置沉降缝。
3.5严格控制结构设计变更。高层建筑结构设计复杂,结构之间设计紧密联系、相互衔接,一个结构变更会影响到整个结构,“牵一发而动全身”,一旦某个结构改变,影响的不仅仅是该结构中的施工工艺和施工性能,会影响到和该结构相关的其他结构。因此,设计时统筹考虑,创新设计思路和方案,尽量减少设计变更,将影响控制在最小范围内。
4结语:在工程建设施工中,高层建筑的不规则性,影响楼体结构的横向和竖向的平面分布,增加了结构的不稳定性,这就要在设计施工中对不稳定环节进行科学改进,更好地保证其安全性。因此建筑设计人员不断采用新技术和新理念,尽量减少结构的不规则性给建筑带来的不利影响,能够在保证建筑美观的同时保障建筑的质量。
参考文献:
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[4]周世忠.基于高层建筑结构大底盘不规则多塔结构的设计研究[J].河南科技,2014(12):170.
论文作者:陈为凤
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/7/2
标签:结构论文; 不规则论文; 建筑论文; 规则性论文; 刚度论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 《防护工程》2019年第2期论文;