談平面不規(guī)則高層建筑結構設計

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摘要：隨著高層建筑規(guī)模的擴大，社會對高層建筑的要求越來越高。而為了提高平面不規(guī)則高層建筑的穩(wěn)定性，必須要重視高層建筑結構設計工作，做好建筑結構設計分析工作，提高設計方案價值，滿足科學的建設需求，延長平面不規(guī)則高層建筑使用壽命。因此，本文以平面不規(guī)則高層建筑結構設計分析作為研究對象，通過對該類建筑結構設計特點的闡述，進而通過具體的實例分析展開系統(tǒng)研究。

關鍵詞：平面不規(guī)則；高層建筑；結構設計

1引言

近年來，社會經濟發(fā)展迅速，城市建設規(guī)模日漸擴大，但是，受到場地、功能和建筑美觀等高要求的限制，高層建筑結構體系變化逐漸復雜，各種造型紛紛呈現(xiàn)，特別是不規(guī)則高程建筑數(shù)量逐漸上升。而根據(jù)調查得知，相對應規(guī)則結構的建筑而言，不規(guī)則建筑結構極易在地震災害下出現(xiàn)變形、坍塌現(xiàn)象，更容易被地震破壞。因此，為了保證不規(guī)則高層建筑的安全穩(wěn)定，需要科學的設計其結構體系。

2平面不規(guī)則高層建筑結構設計特點

（1）在進行高層簡述結構設計時，水平力是其主要影響因素。通常情況下，多層建筑在進行結構設計時，需要首先考慮結構豎向荷載情況。根據(jù)資料發(fā)現(xiàn)，在豎向構件中，結構自重與樓面荷載導致的軸力和彎矩與建筑高度是正比關系[1]。但是，對于建筑結構而言，水平荷載所產生的影響仍然不同，其與建筑高度平方是正比關系。也就是說，建筑高度符合標準要求，豎向荷載就為定值，水平荷載會隨結構動力逐漸發(fā)生變化。（2）建筑高度與其側移有著密切聯(lián)系，高層建筑使得結構側移成為其結構設計的重點。此外，建筑高度的增加使得各種創(chuàng)新建筑結構體系、形式涌現(xiàn)，在使用一段時間后，側移范圍明顯擴大[2]。因此，在設計建筑結構時，需要考慮其抗推剛度。（3）在實際施工時，降低高層建筑自重是十分必要的，建筑重量與地震效應是正比關系，因此，降低自重有利于增強建筑結構的性能，對地震剪力的承載力也會縮小，地震傾覆力會降低。（4）在設計平面不規(guī)則高層建筑結構的時候，如果設計方式適用性不強，這種建筑的實用性就不高，必須要確保這種高層建筑的設計符合實際需求，根據(jù)具體的場地和環(huán)境要求設計整個建筑結構，選用適當材料[3]。

3平面不規(guī)則高層建筑結構設計實例分析

3.1工程概況

某建筑物的建筑面積是10.5×104m2，高度為99.3m，平面尺寸為119m×62m，總共30層，地上28層，地下2層。其中，1~5層是商場，6層是花園，7層是結構轉換層，上部是塔，下部是大底盤，其余為公寓。

3.2建筑結構情況

按照相關規(guī)范可得：該項目平面寬度與突出長度比是0.62，大于基本風壓0.35，是平面不規(guī)則建筑。該建筑高度在90.7m，為高層建筑。該建筑樓層發(fā)生位移，為扭轉規(guī)則。因此，該建筑屬于不規(guī)則建筑，結構設計有較大難度，可以使用多軟件、多模型對比法進行分析設計[4]。3.3結構方案該建筑在進行結構設計使，就防震縫的設置與否展開了對比分析，如表1所示。通過分析得到，在轉換層之上分縫能夠可以使位移比改善，但是其結構剛度有所降低，這是由于分縫使得右單元無筒體，而且Y向寬度小，墻體位移，Y向平移剛度不夠，盡管周期可以滿足要求，但是位移比不符合標準。因此，該建筑無須設計分縫結構[5]。

3.4結構計算分析

（1）計算該建筑整體結構時，使用的是ETABS和SATWE兩種模型進行計算，分析結果如表2所示。從表中可得，兩種模型計算結果相近，說明了在地震作用下，建筑結構彈性受力能力比較好。該建筑Y向地震位移比大于X向，X向邊長比大于Y向。因此，需要縮短軸7的墻體，降低位移比。（2）計算轉換層剛度比，該建筑利用上述兩種模型計算得出了轉換層剛度比，轉換層剛度及上層剛度60%比，兩種計算結果有較大差異，但基本在1~1.05之間，滿足規(guī)范，就表示轉換層并沒有顯著突變現(xiàn)象。（3）分析轉換層應力，該建筑采用ETABS分析轉換層的樓板應力，X向反向譜情況下，計算樓板殼單元最大正應力為0.41、0.05，剪應力為0.25，都低于樓板混凝土的抗拉強度。地震系數(shù)若為2.95，也不會超過其抗拉強度。Y向計算得到，轉換樓層的樓板能夠傳輸水平方向的剪力。

3.5彈性動力時程分析

該建筑屬于平面不規(guī)則類型的建筑，按照要求，需要分析器彈性動力時程，本文是在安全評價報告基礎上選擇的場地進行分析，根據(jù)計算效率，基于單向地震，比較地震剪力、最大層間位移角結果。3.6建筑結構抗震方法根據(jù)分析結果，平面不規(guī)則高層建筑提出了以下幾個抗震方法。（1）提高建筑結構的延展性，框支柱軸亞比控制在0.56左右，剪力墻底部軸亞比控制在0.48左右。（2）將轉換層及上層樓板的厚度增加，其厚度控制在210mm、125mm，配筋在和。將裙房頂板厚度增加，其厚度控制在165mm，配筋在。（3）在建筑物的墻體底部夠造型鋼，提高底層的剛度，降低變形率。

4結束語

綜上所述，平面不規(guī)則高層建筑已經成為當前建筑結構設計的重點內容，在設計這種建筑的時候，需要在規(guī)范標準的基礎上判別其不規(guī)則性，確定建筑結構的設計重難點，尤其是計算分析位移比、結構平牛周期比以及剪重比等參數(shù)。同時，通過一些措施使高層建筑的承載力、剛度等提高，進而降低不規(guī)則扭轉導致的建筑問題，確保高層建筑整體結構的安全可靠。未來在設計平面不規(guī)則高層建筑結構的時候，需要從結構設計急哦阿杜進行科學的設計，并推動這類建筑的結構設計工作落實到位，進而使其處于持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)中。

參考文獻：

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[2]姜黎.強震作用下高層不規(guī)則鋼框架結構的倒塌模式[D].2017.

[3]程潔.復雜超限高層建筑結構的性能化設計探討[J].建筑技術開發(fā),2019(9):22~24.

[4]仝曉嵩,羅嘉駿.平面凹凸不規(guī)則高層建筑結構彈塑性時程分析[J].建筑科學,2019(5):114~121.

[5]耿翠珍,張智卿.多高層建筑結構抗震設計探討[J].浙江樹人大學學報(自然科學版),2017(1):48~52.

[6]黃雅清.廈門某不規(guī)則高層建筑的抗震設計方法探討[J].福建建設科技,2018(4).

作者：胡昌德 單位：酒鋼集團甘肅筑鼎建設有限責任公司