建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不規(guī)則性運(yùn)用方法

劉桂芳

摘要：現(xiàn)代建筑在體現(xiàn)其文化和藝術(shù)內(nèi)涵時(shí)突破了我國(guó)傳統(tǒng)建筑中在對(duì)稱(chēng)性、規(guī)則性觀念的束縛，出現(xiàn)了很多姿態(tài)新穎的建筑形式，這既是對(duì)建筑設(shè)計(jì)理念的全新詮釋?zhuān)餐ㄟ^(guò)建筑讓人們感受到了時(shí)代的氣息。與此同時(shí)，這些不規(guī)則性的建筑在實(shí)際的建設(shè)施工中也存在很多的問(wèn)題，比如建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)力作用等因素都會(huì)制約原始設(shè)計(jì)構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)，從而不僅會(huì)對(duì)建筑功能的正常發(fā)揮造成影響，甚至還會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重的隱患因素。

關(guān)鍵詞：建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);不規(guī)則性;運(yùn)用方法

隨著城市化進(jìn)程的逐步加快，城市中的高層建筑也是越來(lái)越多。其中，各種不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也變得越來(lái)越普遍。本文主要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則問(wèn)題展開(kāi)討論，希望能夠?yàn)槲磥?lái)的建筑設(shè)計(jì)工作提供相關(guān)的理論支持。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不規(guī)則結(jié)構(gòu)問(wèn)題包括結(jié)構(gòu)的合理剛度、建筑空間的有效利用等，同時(shí)還討論了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不規(guī)則問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用情況。通過(guò)相關(guān)的分析可以發(fā)現(xiàn)，建筑設(shè)計(jì)中的不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)能夠有效的滿(mǎn)足建筑的抗震要求，在實(shí)際應(yīng)用中取得了比較好的效果。

1?不規(guī)則性建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

在現(xiàn)代化的城市生活中，建筑在保證其質(zhì)量安全以及基本功能的基礎(chǔ)上，還需要滿(mǎn)足人們?cè)絹?lái)越多元化的要求。我國(guó)傳統(tǒng)單一的建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)格已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)時(shí)代發(fā)展對(duì)于建筑的實(shí)際需要。在這種背景下，我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念和風(fēng)格進(jìn)行了創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)方案中逐漸增加了多樣化的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)形式，為我國(guó)的建筑行業(yè)增添了活力和時(shí)代氣息，推動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。但是不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)也給建筑的設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了一定的困難。設(shè)計(jì)中必須解決其結(jié)構(gòu)的不規(guī)則所帶來(lái)的整體結(jié)構(gòu)的受力以及連接性等問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)人員需要從技術(shù)和成本控制方面進(jìn)行綜合性的考慮，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，使不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)得到合理的應(yīng)用。

2?建筑結(jié)構(gòu)中的不規(guī)則類(lèi)型分類(lèi)

2.1?對(duì)于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)類(lèi)型的判斷

首先，應(yīng)該對(duì)建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的不規(guī)則形進(jìn)行判斷，對(duì)于此種類(lèi)型建筑進(jìn)行判定的標(biāo)準(zhǔn)為樓層之間的側(cè)向剛度低于相鄰上一樓層側(cè)向剛度的70%，如果該樓層的剛度值小于以上三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%也可以做出這種判定。同時(shí)，樓層個(gè)別區(qū)域水平收縮的長(zhǎng)度應(yīng)該超過(guò)與之相鄰樓層的25%。其次，對(duì)于樓層之間承載力的突變標(biāo)準(zhǔn)為樓層之間的受剪力強(qiáng)度低于與緊鄰上一樓層剪力強(qiáng)度的80%。再次是對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不連續(xù)的判定指標(biāo)為在豎直方向上抗側(cè)力構(gòu)件能否通過(guò)水平力的轉(zhuǎn)變而不斷向下部樓層傳遞。最后對(duì)于樓層之間質(zhì)量的突變標(biāo)準(zhǔn)為樓層質(zhì)量應(yīng)該超過(guò)相鄰下一層質(zhì)量的1.5倍。

2.2?不規(guī)則的平面建筑結(jié)構(gòu)

2.2.1當(dāng)樓層最大限度的彈性位移與相鄰樓層兩端的水平彈性位移相比大于其1.2倍時(shí)，或者其達(dá)到了層間的最大位移值的1.2倍時(shí)，可以判斷該扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)屬于不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)。

2.2.2當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)有一側(cè)凹進(jìn)，且其尺寸與投影大小相比超過(guò)了其30%時(shí)，可以判斷該凹凸結(jié)構(gòu)屬于不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)。

2.2.3通過(guò)對(duì)平面剛度和樓板尺寸的突變程度的考察可以判斷其是否存在不連續(xù)的局部結(jié)構(gòu)。

3?建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性設(shè)計(jì)的應(yīng)用探索

3.1?保證建筑結(jié)構(gòu)偏心距合理

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，考慮到結(jié)構(gòu)相對(duì)偏心距與扭轉(zhuǎn)效應(yīng)在特定范圍內(nèi)是以線(xiàn)性函數(shù)的形式而存在的。因此為保證建筑主體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)穩(wěn)定，就需要在合理的高度上控制結(jié)構(gòu)的相對(duì)偏心距，通過(guò)科學(xué)協(xié)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)空間與平面分布情況，來(lái)達(dá)到既定的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制效果。在建筑結(jié)構(gòu)偏心距設(shè)計(jì)中，首先要對(duì)建筑的各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，獲得建筑結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)參數(shù);在確定相關(guān)參數(shù)之后，調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則平面布局，確保其具有準(zhǔn)確性。在不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)束之后，需要充分發(fā)揮技術(shù)人員的作用，通過(guò)綜合分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，最終確定建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度情況。若發(fā)現(xiàn)上述措施的質(zhì)量控制效果不明顯，可以調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)哥哥階段的實(shí)際參數(shù)，使建筑結(jié)構(gòu)之間具有良好的偏心距，避免扭轉(zhuǎn)作用發(fā)生。

3.2?在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理設(shè)置防震縫

由于建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性特點(diǎn)，使得建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工時(shí)的實(shí)際作用效果不僅會(huì)受到建設(shè)在功能要求方面的影響，也會(huì)受到其內(nèi)部構(gòu)造的限制，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件難以形成整體作用效果，影響了建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，因此還需要設(shè)置防震縫來(lái)增強(qiáng)建筑的抗震性能。在設(shè)計(jì)防震縫時(shí)，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是使防震縫兩側(cè)不規(guī)則的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)連接的穩(wěn)定性。由于建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則，兩側(cè)的的構(gòu)件在地震反應(yīng)中存在較大的差異，因此如果兩個(gè)相鄰構(gòu)件具有較大的基礎(chǔ)沉降時(shí)，應(yīng)將抗震性較弱的構(gòu)件作為防震縫設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，可以在設(shè)計(jì)中增設(shè)沉降縫，以提高其抗震性能。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置防震縫還可以對(duì)建筑的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，使其形成多個(gè)區(qū)域，從而分散建筑結(jié)構(gòu)的受力，使建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力得到有效的增強(qiáng)。另外，在設(shè)置防震縫時(shí)不僅要考慮施工區(qū)域的地震等級(jí)數(shù)據(jù)，還要充分結(jié)合建筑的實(shí)際建設(shè)情況，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的作用效果來(lái)設(shè)計(jì)防震縫。

3.3?合理調(diào)整抗扭與抗側(cè)剛度

建筑中的不規(guī)則結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，需要密切關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)主體扭轉(zhuǎn)和自震周期間的關(guān)系，由于二者呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，因此合理調(diào)整建筑的自震周期，可以降低建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)作用力。而建筑結(jié)構(gòu)自震周期的有效控制可以借助在建筑結(jié)構(gòu)邊緣位置增設(shè)梁柱來(lái)實(shí)現(xiàn)。建筑抗扭性能的實(shí)現(xiàn)，一則可以借助墻體厚度和長(zhǎng)度值的合理調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)，特別是墻體距離建筑結(jié)構(gòu)的剛度中心較遠(yuǎn)的時(shí)候，更需要對(duì)墻體的厚度和長(zhǎng)度進(jìn)行有效調(diào)整;二則可以通過(guò)有效調(diào)整結(jié)構(gòu)邊緣連梁的剛度值來(lái)進(jìn)行提升。

4結(jié)語(yǔ)

不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代城市建筑中越來(lái)越普遍，不規(guī)則結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑工程質(zhì)量建設(shè)也具有越來(lái)越重要的地位。然而不規(guī)則結(jié)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件受力不一致，使得設(shè)計(jì)和施工的難度都較大。因此在建筑中應(yīng)用不規(guī)則結(jié)構(gòu)時(shí)，需要不斷優(yōu)化偏心距、防震縫，做好抗扭和側(cè)向剛度的設(shè)計(jì)工作，全面提升建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，確保不規(guī)則結(jié)構(gòu)各項(xiàng)功能的有效實(shí)現(xiàn)，更好的滿(mǎn)足人們的多元化需求，推動(dòng)建筑行業(yè)更好的向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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