高层建筑不规则结构设计微探.docx

    高层建筑不规则结构设计微探    温东霞摘要：本文研究高层建筑不规则结构设计，介绍不规则结构特点，给出优化设计方案的具体措施，供相关人员借鉴参考关键词：高层建筑;不规则结构;偏心距高层建筑功能的丰富促使其结构朝向多样化发展，不规则建筑结构频繁出现于现代高层建筑产品中，为确保高层建筑建设质量，需对不规则结构设计经验进行总结一、高层建筑不规则结构高层建筑不规则结构可分为平面不规则结构、竖向不规则结构和超规范结构1）平面不规则结构①若结构位移比超过1.2，则视为扭转不规则结构②平面长宽比较大，当抗震设防烈度在5-7度，长宽比高于8，当抗震设防烈度为8度，长宽比高于5;凹进大，某侧尺寸超过投影方向尺寸35%;凸出部分过细，长宽比高于2以上三种情况被视为凹凸不规则结构③楼板连续性不足，例如楼板开洞面积过大，己达到总面积的1/3以上，或楼板呈现为沙漏型，也可被划分为平面不规则结构2）竖向不规则结构竖向刚度不规则结构包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等形式其中，竖向刚度不规则结构指的是除建筑顶层外，其他楼层侧向刚度与上相邻楼层之间差距不足70%、与上间隔楼侧之间差距不足80%的结构。

竖向抗侧力构件不连续指的是竖向构件位置缩进超过25%、外挑超过lO%及4m、墙柱等结构上下不连续、存在加强层等结构的情况楼层承载力突变指的是A级不规则建筑受剪承载比低于0.8、B级低于0.5的情况3）超规范结构超规范结构指的是高层建筑自身结构不规则，如超高、超限等情况，即建筑结构高度、限值超出合理范围另外，采用新型建筑材料、施工工艺的结构也可能成为超规范结构，其结构规范在常规体系中无法找到由于建筑结构无法在现有建筑规范体系中找到理论依据，缺少可参考的建筑经验，因此其是否被划定为不规则结构不受平面设计及立面设计合理性的影响[1]二、高层建筑不规则结构设计优化（一）偏心距调整高层建筑不规则结构设计应尽可能降低偏心距，促使建筑体质心与钢心重合，提升建筑稳定性及质量含有不规则结构的高层建筑偏心距与建筑扭矩之间存性相关性，因此通过不规则结构的布局优化，降低各楼层间位移比进而对偏心距进行有效控制在实际工作中，可对建筑整体结构进行分析计算，调整后再次计算，重复以上步骤完成偏心距的调整同时，以上方案还能了解不规则建筑的刚度分布特点，有助于结构侧抗力结构调整，明显提高建筑结构稳定性其中涉及到层间位移比的计算，该参数指刚性楼板假定计算楼层的最大层间位移与该楼层两侧平均层间位移之比，可用于高层建筑平面不规则性的控制。

通常情况下，高层建筑不规则结构的层间位移比不应超过1.2，若为A级不规则高层建筑，其层间位移比也不应高于1.5，B级与转换层、多塔等高层建筑不应高于1.4二）刚度调整刚度调整包括不规则结构的抗侧刚度及扭曲刚度建筑结构振动周期与扭转效应之间存在明显的影响关系，因此在缓解建筑扭转效应时，可对振动周期进行适当调整例如，A级不规则结构中，以扭转结构为主的第一自振周期与以平动为主的第一自振周期之间比例不应超过0.9，B级不应超过0.85例如在设计剪力墙时，需保证墙厚与长度的合理关系，尤其对于中心间距较大的墙体，可选用在结构边缘设置梁、柱等结构，提高结构抗扭强度，降低振动周期扭曲刚度可通过边缘连续梁刚度进行优化，提高连续梁的抗剪能力，并适当增大连梁截面，强化整体结构性能三）抗扭构件应用总结以往建筑实践经验，在非弹性状态下，高层建筑不规则结构受水平震动的影响程度更高，工程施工过程中，不规则结构形态呈动态变化，易发生高层建筑整体结构偏心的问题此时，可提高结构抗剪能力，增加结构弹性，使其能够承受更强的震动作用四）防震设计带有不规则结构的高层建筑防震设计通常采用添加防震缝的方案，利用防震缝将不规则建筑结构划分为多个常规结构模块，以此提高其稳定性及抗震性能。

防震缝一般设计为双柱、双墙等模式，其宽度一般在50-lOOmm，被划分后的不规则建筑结构可视为由多个稳定性更高的一般结构组成，能够承受更强的地震破坏作用五）计算方式选择高层建筑不规则结构设计涉及到较多的参数计算工作，参数选择是否合理在很大程度上就决定了建筑结构的稳定性设计实践中常用的分析计算方法包括底部剪力法、振型分解反应谱法、弹性时程分析法等其中，底部剪力法适用于多层建筑，振型分解反应谱法的核心为SATWE，在高层建筑不规则结构设计中的应用更为普遍三、高层建筑不规则结构设计优化案例某商住两用高层建筑主体采用双塔结构，包括地下2层，地上30层其中，地上一层层高4.8m，为多功能厅两座塔楼均采用“Y”型结构，设计为8度抗震剪力墙结构使用年限为60年，安全等级为2级该项目双塔结构均为“Y”型结构，且项目临湖而建，地质条件相对复杂，对建筑结构稳定性要求较高采用以下优化设计方案：首先，调整结构抗侧刚度发挥剪力墙结构优势，在建筑整体内形成多个简体结构，利用束筒效应提高结构抗侧刚度及荷载性能其次，调整扭转效应适当调高塔楼Y形平面外墙厚度及长度，将连梁高度调整为1200mm，降低中部简体墙厚并弱化中部连梁的作用。

最后，调整结构自重自重调整主要为减轻地震作用对建筑稳定性的影响，原设计方案中，剪力墙内外围由350mm调整至320mm，内部由300mm调整至250mm在结构内部分位置加设楼层梁，板厚在lOOmm四、结论高层建筑不规则结构设计优化需重点关注各项结构参数，如结构偏心距、抗侧刚度、扭曲刚度等，合理利用抗扭构件及防震缝，适当选择分析计算方法，确保建筑结构稳定、可靠Reference：[1]孙凌.關于高层建筑不规则结构设计的应用分析[J].建材与装饰，2019 （15）：94-95  -全文完-。