陳樹良

摘 要：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越多。其中，各種不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也變得越來越普遍。本文主要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則問題展開討論，希望能夠?yàn)槲磥淼慕ㄖO(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)則問題的實(shí)際應(yīng)用情況。通過相關(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。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；不規(guī)則；研究；應(yīng)用

中圖分類號： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）17-94-2

0 引言

在進(jìn)行建筑的建造過程中往往會(huì)由于相關(guān)環(huán)境以及地質(zhì)條件的限制而導(dǎo)致建筑體呈現(xiàn)出不規(guī)則的形狀，一些不對稱的建筑結(jié)構(gòu)也比較常見。

比如說著名的中央電視臺(tái)大樓就是一個(gè)典型的不規(guī)則建造體，盡管如此，但是它卻真實(shí)的體現(xiàn)設(shè)計(jì)者獨(dú)具一格的設(shè)計(jì)理念。

同時(shí)，不規(guī)則建筑在受力上能夠影響建筑設(shè)計(jì)工作的開展，會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)在水平方向上的偏心側(cè)力，會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的變形力以及扭轉(zhuǎn)力，造成建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的降低，增加建筑的建造成本。

所以說在進(jìn)行具體的實(shí)踐時(shí)還是應(yīng)該注意盡最大可能的保持建筑結(jié)構(gòu)的對稱，因?yàn)檫@樣是提高建筑抗側(cè)力的重要基礎(chǔ)條件，有效的提高建筑物的安全系數(shù)和使用壽命[1]。

1 不規(guī)則建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及在建筑領(lǐng)域設(shè)計(jì)理念的更新，近些年來，我國的建筑行業(yè)也有了巨大的發(fā)展。我國的城市化進(jìn)程很大程度上促進(jìn)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各種不同的建筑設(shè)計(jì)新理念也廣泛的應(yīng)用在城市建筑中。現(xiàn)在城市建筑已經(jīng)一改往日的單調(diào)與規(guī)則，開始追求符合新時(shí)代審美的建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格，其中不規(guī)則建筑以及非對稱建筑都得到了極大的發(fā)展。

現(xiàn)在，許多大城市中的一些建筑因其獨(dú)特的建筑風(fēng)格贏得人們的普遍關(guān)注，比如說比較出名的“東方之門”等。當(dāng)然在這些建筑的背后是建筑師和相關(guān)的設(shè)計(jì)人員們辛勤努力的結(jié)果。但是，雖然不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠很大程度上提高建筑的美感，但是，這也會(huì)在很大程度上提高建筑設(shè)計(jì)的難度，如何設(shè)計(jì)獨(dú)具一格而又能夠保證建筑安全的不規(guī)則建筑已經(jīng)成為了建筑行業(yè)未來發(fā)展的重要研究課題。

2 建筑結(jié)構(gòu)中的不規(guī)則類型分類

對于建筑結(jié)構(gòu)來講，一般能夠分為以下的兩類，包括平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)和豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)。平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型主要包括以下的幾類：平面凹凸的不規(guī)則性、扭轉(zhuǎn)的不規(guī)則性以及個(gè)別樓板的不連續(xù)等幾類；豎向的不規(guī)則主要包括樓層承載力的突變、側(cè)向剛度的不規(guī)則性以及豎向抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不連續(xù)等。本文主要是選擇兩種設(shè)計(jì)工作中比較常用的不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析介紹。

2.1 對平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型的判斷

首先，對于扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)來講對其不規(guī)則的判斷根據(jù)主要是在每一樓層的最大限度彈性水平唯一尺寸必須是超過緊鄰樓層兩個(gè)端點(diǎn)之間彈性水平位移的1.2倍，也可以對最大層間位移進(jìn)行考察，必須保證超過層間平均位移值的1.2倍。其次，對于凹凸結(jié)構(gòu)的不規(guī)則形判定指標(biāo)為凹進(jìn)去一側(cè)的數(shù)量是否超過其投影尺寸的總長度的30%。再次是對于樓板局部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性的判定標(biāo)準(zhǔn)主要是根據(jù)相關(guān)樓層平面剛度以及樓板尺寸所發(fā)生的急劇變化程度。

2.2 對于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型的判斷

首先，應(yīng)該對建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的不規(guī)則形進(jìn)行判斷，對于此種類型建筑進(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)域水平收縮的長度應(yīng)該超過與之相鄰樓層的25%。其次，對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)件能否通過水平力的轉(zhuǎn)變而不斷向下部樓層傳遞。最后對于樓層之間質(zhì)量的突變標(biāo)準(zhǔn)為樓層質(zhì)量應(yīng)該超過相鄰下一層質(zhì)量的1.5倍[2]。

3 對于不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要方法

在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)施工過程中，根據(jù)有關(guān)人員的研究以及實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，那些抗震能力不強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)主要是一些結(jié)構(gòu)不規(guī)則的建筑物，還包括一些建筑物質(zhì)量與剛度發(fā)生偏離的建筑，根據(jù)相關(guān)的研究還可以看出，對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生穩(wěn)定性最大影響的是扭轉(zhuǎn)效應(yīng)以及扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

所說在具體進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工工作時(shí)應(yīng)該盡量的對結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行限制，建筑工程中最普遍用來限制建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的辦法主要包括以下的幾類：

第一，如果建筑結(jié)構(gòu)的某一部分比較弱就很有可能會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)之間的錯(cuò)位，所以說，提高建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度可以從這一方面入手；

第二，要想提高建筑結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)效應(yīng)應(yīng)該盡可能的降低建筑結(jié)構(gòu)在平面上的不規(guī)則性，這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠在一定范圍內(nèi)對可能產(chǎn)生的過大偏心力進(jìn)行限制，提高建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)力度。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)如果兩種效應(yīng)扭轉(zhuǎn)周期逐漸接近，由于震動(dòng)耦連的作用，建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)在一定程度上增大，所以對于建筑結(jié)構(gòu)而言，降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是保證建筑穩(wěn)定性的重要方面，主要包括以下幾個(gè)方面：

對于建筑結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的設(shè)計(jì)應(yīng)該是在一定計(jì)算分析的基礎(chǔ)上做出，根據(jù)相關(guān)的計(jì)算確定建筑結(jié)構(gòu)的剛心以及質(zhì)心，并且同時(shí)還應(yīng)該注意根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)以及相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)來對建筑結(jié)構(gòu)的剛度分布進(jìn)行分析，然后適當(dāng)?shù)膶嚯x質(zhì)心比較遠(yuǎn)的抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整。

在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意降低建筑體的偏心距，根據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)可以得知，建筑體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與其相對偏心距之間存在一定的關(guān)系?？梢酝ㄟ^降低樓層之間的位移比來改變建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對建筑物的平面位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣能夠有效的減少建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)心與剛心之間的距離，使兩者盡可能的重合。

對周邊抗扭構(gòu)件的抗剪切力進(jìn)行提高，如果想要保證建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈震動(dòng)下的安全，如果僅僅對建筑物的結(jié)構(gòu)作出調(diào)整還是不夠的。根據(jù)有關(guān)技術(shù)人員的研究可以發(fā)現(xiàn)，處于非彈性時(shí)期的建筑結(jié)構(gòu)，如果受到雙向水平震動(dòng)的作用很有可能造成建筑結(jié)構(gòu)的偏心現(xiàn)象[3]。

對于建筑結(jié)構(gòu)抗扭剛度比以及抗側(cè)剛度進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)有關(guān)的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，對于建筑結(jié)構(gòu)來講，其扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期之間比值的平方是具有線形關(guān)系，所以說在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意合理的降低建筑結(jié)構(gòu)施工周期。比如說在進(jìn)行剪力墻的施工時(shí)，應(yīng)該在保證建筑工程穩(wěn)定、安全的前提下適當(dāng)?shù)脑黾又苓呄嚓P(guān)剪力墻的厚度，尤其是對于那些距離剛心最遠(yuǎn)的剪力墻。

合理的設(shè)置防震縫，在進(jìn)行工程施工時(shí)可能會(huì)遇到一些平面形狀比較復(fù)雜的建筑工程，由于在進(jìn)行這一類建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)受到相關(guān)地形條件的限制，所設(shè)計(jì)的平面結(jié)構(gòu)往往是不規(guī)則的，通過合理的設(shè)置防震縫不僅能夠有效的將相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)分割成一些比較簡單的單元，同時(shí)還能有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代城市建筑中越來越普遍，不規(guī)則結(jié)構(gòu)對于建筑工程質(zhì)量建設(shè)也具有越來越重要的地位。但是現(xiàn)階段的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用中依然是存在一定的問題。所以，相關(guān)的研究人員應(yīng)該加強(qiáng)對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的研究，在滿足現(xiàn)代人多樣化需求的同時(shí)盡量的降低不規(guī)則結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 龔俊.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性問題的分析[J].建材與裝飾，2015（45）：123-124.

[2] 陳孝超.不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題[J].城市建筑，2015（29）：59.

[3] 賀躲.對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性問題的分析[J].低碳世界，2014（18）：254-255.