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近年來，我國城市化進(jìn)程的不斷提高，建筑設(shè)計理念也在不斷運用到城市建設(shè)中來，越來越多的建筑物一改單調(diào)、規(guī)則、對稱的建筑風(fēng)格和建筑結(jié)構(gòu)，追求著不斷創(chuàng)新和獨樹一幟的建筑設(shè)計風(fēng)格，而非對稱性和不規(guī)則結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)前城市建筑物的主流和發(fā)展方向。隨著人們觀念的不斷轉(zhuǎn)變，許多大城市中(例如“大褲衩”、“東方之門”等)以其獨特的建筑風(fēng)格，贏得了人們的普遍關(guān)注。當(dāng)然，在這些光鮮的建筑背后，卻是設(shè)計者和建造者們良苦用心的結(jié)果，他們經(jīng)歷了非常多的嚴(yán)峻考驗。

建筑結(jié)構(gòu)中的不規(guī)則類型

建筑結(jié)構(gòu)類型一般可以分為兩個大類:豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)和平面不規(guī)則類型。豎向不規(guī)則類型的建筑結(jié)構(gòu)主要包含:側(cè)向剛度不規(guī)則、樓層承載力的突變和豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)性等;平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型主要包含:扭轉(zhuǎn)的不規(guī)則、平面凹凸的不規(guī)則和各別樓板不連續(xù)等。下面主要介紹者兩種常見的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的具體介紹。

1豎向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型判斷

第一，側(cè)向剛度的不規(guī)則。判斷此種類型的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)是確定樓層之間的側(cè)向剛度值小于相鄰上一樓層的側(cè)向剛度值的百分之七十，或者小于該樓層連著向上三個樓層平均側(cè)向剛度值的百分之百十，當(dāng)然頂層不能按此方法計算。同時，樓層個別地方水平收縮的長度應(yīng)當(dāng)大于與之相鄰的下一層的百分之二十五。第二，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的不連續(xù)情況的判斷標(biāo)準(zhǔn)是考察數(shù)值方向的抗側(cè)力構(gòu)件是否通過水平力的轉(zhuǎn)換而不斷地向下傳遞力;第三，樓層間的承載力突變判斷標(biāo)準(zhǔn)是樓層間的受剪程度小于與之相鄰的上一樓層的百分之八十;第四，樓層間質(zhì)量的突變判斷標(biāo)準(zhǔn)是樓層質(zhì)量要大于與其相鄰的下一層總質(zhì)量的1．5倍。

2平面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型判斷

第一，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的不規(guī)則判斷依據(jù)為:每一個樓層的自身最大限度的彈性水平位移尺寸必須大于緊鄰跟樓層兩個端點的彈性水平位移值的1．2倍，也或者是考察最大的層間位移值是兩端層間位移平均值的1．2倍;第二，凹凸結(jié)構(gòu)的不規(guī)則判斷方法是判斷該建筑結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)去一側(cè)的尺寸是否大于其投影上總尺度的百分之三十;第三，樓板局部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是考察樓板的尺寸和平面剛度發(fā)生急劇變化的程度。

不規(guī)則結(jié)構(gòu)的建筑應(yīng)當(dāng)采取的主要措施

在實際建筑施工過程中，相關(guān)的技術(shù)人員對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的實驗和研究，通過這些研究表明:那些不耐抗震的建筑物，其結(jié)構(gòu)往往是那些結(jié)構(gòu)不太規(guī)則的建筑體和那些建筑物質(zhì)量與剛度偏離以及那些抗扭轉(zhuǎn)剛度太弱的結(jié)構(gòu)要素。在進(jìn)一步研究中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對建筑物的破壞是最大的。因此在實際設(shè)計和施工過程中，必須加強對扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的限制，通常的使用方法有以下幾個方面。首先，要盡可能限制建筑結(jié)構(gòu)的平面上的不規(guī)則設(shè)計，只有這樣設(shè)計才能夠在一定范圍內(nèi)限制產(chǎn)生過大的偏心力，從而導(dǎo)致建筑整體產(chǎn)生比較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)及力度;其次，為了提高建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度，可以在一定范圍內(nèi)防止其太弱，造成結(jié)構(gòu)之間的錯位。建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)由扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期和平動為主的第一自振周期的比值進(jìn)行大致評估。當(dāng)這兩種效應(yīng)的扭轉(zhuǎn)周期趨于接近時，鑒于振動耦連的作用，建筑體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會相應(yīng)的增大。

因此必須注重減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的值，具體采取的措施主要有以下幾個方面。(1)盡量減少建筑體的偏心距。有大量的實踐證明，建筑體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)往往與其相對偏心距在某種程度上具有一定線性關(guān)系。倘若要進(jìn)一步改變建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，必須縮小樓層之間的位移比，因此可以通過將建筑物的平面位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，便可以使整個建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心更加接近。實踐過程中，通?？梢圆捎脙煞N方式減少建筑結(jié)構(gòu)的偏心距。(2)調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)平面的不規(guī)則性布置應(yīng)該是在初步計算分析后才進(jìn)行，通過初步計算的結(jié)果找到建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心、剛心，同時需要做的便是通過相關(guān)數(shù)據(jù)以及實踐經(jīng)驗比較準(zhǔn)確的判斷建筑結(jié)構(gòu)的剛度分布，最后在適當(dāng)?shù)脑鰷p距質(zhì)心較遠(yuǎn)的抗側(cè)力構(gòu)件。(3)調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和抗扭剛度比。由相關(guān)研究表明:建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期比的平方的關(guān)系基本上是線性的關(guān)系，所以在設(shè)計建筑物時，可以考慮適當(dāng)?shù)臏p小建筑結(jié)構(gòu)的周期。在做剪力墻時，則需要在合理的范圍內(nèi)盡量的加長或者增厚周邊剪力墻，特別需要重視的是那些距離剛心最遠(yuǎn)處的剪力墻。(4)提高周邊抗扭構(gòu)件抗剪力。要保證建筑結(jié)構(gòu)在強烈震動下依然安全，那么只靠調(diào)整結(jié)構(gòu)布置是不夠的。相關(guān)技術(shù)人員通過實驗得到了如下的結(jié)論，即:當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)處于非彈性時期時，對稱的建筑結(jié)構(gòu)受到雙向水平地震作用便會隨形態(tài)變化的而偏心。(5)較小地震帶來的破壞，設(shè)置防震縫。在實際工程中經(jīng)常會遇到平面形狀比較復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，由于受到條件的限制導(dǎo)致不能把平面結(jié)構(gòu)布置成規(guī)則的結(jié)構(gòu)，此時便可以通過設(shè)置一定的防震縫將結(jié)構(gòu)分成比較簡單的結(jié)構(gòu)單元。在工程中適當(dāng)?shù)脑O(shè)置防震縫是十分有必要的。

結(jié)語

實際工程中，建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的判斷在一定程度上直接影響建筑結(jié)構(gòu)的建模、建筑結(jié)構(gòu)的一系列布置、薄弱樓層等，而間接的影響整體建筑結(jié)構(gòu)的布置是否經(jīng)濟(jì)、合理、安全。結(jié)構(gòu)設(shè)計師在設(shè)計不規(guī)則的建筑物時，需要盡量的減小或者避免建筑結(jié)構(gòu)比較容易出現(xiàn)薄弱的部位，同時做到強化那些薄弱部位?，F(xiàn)如今對于不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)的分析還有很多問題需要解決。但是隨著計算機科學(xué)的不斷發(fā)展，會出現(xiàn)更多更好的方法來確定不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的計算模型，進(jìn)而更加真實的模擬實際情況的工況。

作者：李國富周軍王慶華單位：豐城市建筑設(shè)計院