高层建筑结构设计不规则性的研究与应用

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  摘 要:当前我国的建筑业不断发展,很多建筑在设计上都比较新颖,所以在结构上也出现了很大的不规则性,所以在建筑设计中应该提出更高的要求,只有严格按照相应的规定进行设计,才能更好地保证建筑设计的质量和安全,同时还能更好地保证建筑的美观性。本文主要阐述了高层建筑结构设计不规则性的研究与应用。希望能够给相关的设计人员提供一定的经验和借鉴。
  关键词:高层建筑;结构设计;不规则形;应用措施
  在建筑工程建设的过程中会受到很多因素的影响,例如:自然条件、建筑空间以及工程造价等。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。不规则的主要体现是平面布局设计的不规则性,水平和垂直受力,建筑的延展性和抗重荷的能力等等,在建筑设计工作中并绘制科学的分布图,这样可以避免在以后的设计和施工中产生负面影响,在设计中加强不规则性研究可以针对建筑建设中比较薄弱的环节进行一定的调整,这对于提高建筑的安全性和可靠性有着非常重要的作用。
  一、高层建筑结构设计不规则的特点和形势
  城市化水平的不断提升,我国的建筑行业也在不断的发展,所以人们对建筑结构有着更高的要求,很多人都希望建筑在保证安全性的同时还能够保证其外观的观赏性,建筑设计行业也不断地发展和完善,所以建筑设计人员也不仅将建筑设计落实到平面当中,他们也不断对自己的设计理念和设计知识进行及时的补充和更新,只有这样才能更好地满足人们对建筑设计的需要,当今时代是一个张扬个性的是时代,人们希望自己居住的建筑能够更具特色,所以建筑结构的不规则性也更加的明显,虽然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,但是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,同时在建筑建设成本上也会大大增加。
  二、高层建筑结构存在不规则性的种类
  (一 )平面不规则的
  扭转程度呈现出非常明显的不规则性,二是平面的布局出现了明显的不规则性,要对整体结构中凹面的长度和总长度进行一定的计算,他们之间的比值最好不要超过0.3,三是楼板结构出现断层现象,应该对楼板的长度和屏幕暗的刚度进行及时的调整,避免其出现非常严重的变动。
  (二 )竖向不规则的类型
  首先是侧向刚度的不规则,衡量措施是此楼层的侧 向刚度值不超过与临近上层楼层的 7/1;0 其次是在竖直方向结构抗侧力分布的不连贯,衡量措施为结构受力是依靠水平设施来传递的;再次是楼层的承载力出现大幅度的变化,其衡量措施为层间抗侧力结构的受剪程度不超过其上一层的4/5;最后是楼层之间出现重力大幅度的变化,其衡量措施是某一楼层的重量高出下层重量的150%,三高层建筑结构设计不规则性的应用通过有关专家学者不断的研究发现,在地震发生时, 建筑结构损毁最为严重的就是在平面分布不规则的地方,在整体结构的核心与刚度作用偏离较大时或者是扭转刚度过小的结构损毁也较为强烈,经过深人的研究分析。发现相比于地震带来的水平晃动竖直震动作用,扭转作用对建筑造成的损毁更大,这就要求相关的结构工程师在设计高层建筑结构的过程中, 要对主体结构的扭转效应严格控制,可以选取以下的方法对扭转效应进行控制:一是最大程度地保持空间以及平面结构上的对称性, 使其具有一定的分布规则,进而防止出现较大的偏心作用, 从而科学地减小的主体结构的扭转效应。二是在筑结构所规定的有效范围内,最大程度地增加建筑的扭转刚度值的大小,以增强对扭转作用的抵抗能力。
  三、高层建筑结构不规则性的应对措施
  (一)尽量减少高层建筑结构相对偏心距的大小
  依据相关的调查和分析,高层建筑结构中的扭效应和相对偏心距在一定的范围中呈线性函数关系,也就是说减小楼体间的位移就可以有效的减小主体结构扭转效应所产生的不良影响。为此应该对偏心距进行适当的调整,这样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一定的措施对相对偏心距进行适当的调整。首先要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,并且还要在设计图纸上明确的标出相对偏心距的位置,要对相关的数据和资料进行全面的详细的分析,只有这样才能更好地规划高层建筑的结构设计,使其更加具有合理性,这样就可以更好地对建筑结构的偏心距进行更为准确的调整。
  (二)最好改进高层建筑结构抗侧刚度与抗扭刚度的大小 根据有关的调查的结果分析, 可以得出这样的一个结论: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,因此,在设计高层主体结构时,可合理地降低建筑结构自我诊断的周期长短 ,来削弱高层主体结构的扭转效应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在实际应用中通常是采取在结构边缘装置柱粱的方式,来降低高层主体结构的自我震动周期,另外提高边缘连梁的刚度值大小同样可以达到改善高层主体抗扭刚度的目的。
  (三)合理增强高层主体结构边缘构件的抗剪强度
  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,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,相关人员的调查研究发现,高层建筑如果经常受到额外的外力影响,如果发生了严重的自然灾害或者是外力破坏现象就会导致建筑变形或者是偏心严重等问题,在这样的情况下就要更好地保证建筑的抗震性能要达到一定的标准,要加强边缘结构的强度,这样即使在建筑结构受到很大的外力作用时也能很好地保证建筑能够安全的发挥自身的功能。
  (四)科学建立防震缝
  在实际的建设过程中, 结构工程师往往会碰见空间与平面形体繁杂的高层建筑图纸, 在多种因素的制约下,很难将这种繁杂结构设计成有规则性的整体,这就需要依靠建立一些防震缝来保证工程项目的质量。在建立防震缝的时候,应该注意以下两点内容:一是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。二是如果出现临近建筑沉降超出限值的情况,就应该建立沉降的防震缝。
  四、结论
  在工程建设施工中,高层建筑的不规则性会影响楼体结构的平面分布,要在设计施工中对相对比较薄弱的环节进行及时的改进,这样才能更好地保证其安全性,在建筑设计施工中设计人员要不断加强设计的合理性,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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