关于建筑结构设计不规则性问题的探讨

关于建筑结构设计不规则性问题的探讨

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摘要:建筑结构不规则性就是指在建筑工程之中,由于受到平面布局、水平或者垂直受力影响,从而导致建筑结构不规则,这对于建筑结构质量或者稳定性造成了严重的影响,因此在今后的建筑结构设计过程中,必须要加强建筑结构设计不规则性问题研究,从而为建筑企业创造更高的经济效益,推动我国建筑行业稳固发展。

关键词:建筑结构;设计不规则性;问题

1建筑结构设计中不规则性分类

1.1平面结构不规则

(1)扭转不规则:在对扭转不规则进行判断时,设计者可以从建筑物的弹性水平位移比来进行。(2)不规则凹凸:在进行建筑结构设计时,可以从建筑物的投影方向的尺寸对凹凸值进行判断,要求结构凹进的一侧不能大于建筑物该方向总尺寸的30%,这样可以防止地震时建筑出现过大变形。(3)局部楼板不连续:这可以从建筑物结构的平面刚度变化或者楼面尺寸的变化来判断。

1.2竖向不规则

(1)侧向刚度不规则:楼层的侧向刚度如果小于该楼层向上相邻三层平均值的80%或者小于相邻上部楼层的70%;顶层除外,局部收进的水平尺寸大于相邻下一层的25%。(2)竖向尺寸突变:①高层结构上部楼层收进部位到室外地面高度大于房屋高度的20%,上部楼层收进的水平尺寸大于相邻下一层的25%;②高层结构上部楼层外挑,下部楼层的水平尺寸小于上部尺寸的90%,且水平外挑尺寸大于4m。(3)竖向抗侧力构件不连续:竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁、桁架等)向下传递。

2建筑结构设计不规则性的特点

在当前的建筑设计中,建筑结构设计的不规则性是实现建筑多样化发展目标的重要部分,建筑结构设计的不规则性也充分体现出了建筑行业的发展活力以及关联产业的能动性。但是在对建筑结构进行不规则设计时,由于建筑物的整体受力效果和楼板的连接设计方面存在不稳定性,所以这大大降低了建筑结构的使用效果。在这种情况下,建筑结构的防震缝设计、抗侧刚度以及抗扭刚度大小的设计等都会受到影响,从而增加了建筑结构的设计难度,如表1所示,为相关研究人员统计的建筑结构设计不规则性的特点。

3建筑结构设计中不规则性问题

3.1结构的偏心距问题

建筑结构扭转效应和结构相对偏心距通常情况下为一个线性函数关系,所以要想降低其结构不规则性所带来的结构扭转问题,设计人员要在结构设计中,考虑到结构可能会出现的偏心距问题。设计人员可以通过较为详细的计算,使其能够分析结构空间以及平面分布,这样可以更好的控制位移比。通过对结构重心进行分析,以及与其刚度中心位置等相关的一系列数据信息,设计人员可以对刚度分布进行合理化调整,通过对竖向构件尤其是剪力墙的调整,能有效的降低结构中所存在的偏心距,从而提高结构抗扭转能力。

3.2抗侧与扭转刚度问题

通过研究可以发现,建筑结构的扭转效应和结构周期比的平方近似呈现为一个线性关系。所以设计人员必须要在设计建筑结构的过程抗侧与扭转刚度问题通过研究之后可以发现,建筑结构的扭转效应和结构周期比的平方近似呈现为一个线性关系。所以设计人员必须要在设计建筑结构的过程

3.3周边构件问题

为了能够使结构处于强烈震动状态下更好的保证安全,不仅要合理调整建筑结构布置,也要对重点部位进行抗震优化设计。比如:建筑如果在长时间都处在非弹性阶段中,相对来说,就会遇到比较多的问题,即使是规则建筑,也会在一定程度上出现变形,严重的话甚至出现较大偏心问题。为了能够更好的保证结构的抗震性能,可以适当的提高结构周边构件的抗剪能力,从而有效的提高结构的整体抗扭刚度,当受到一定程度的偶然偏心外力作用时,也能依靠其较大的抗扭刚度,使结构恢复到正常状态。

4解决建筑结构设计不规则性问题的有效措施

4.1减少偏心距

有数据显示建筑结构之所以会出现扭转与建筑物偏心距有着绝对的关系,并且两种之间呈线性函数关系,因此在进行建筑结构设计时,为了防止出现扭转现象,提升建筑物结构设计规则性,在进行建筑结构设计时,就必须要不断的减少偏心距,这样才能通过线性函数调节,从而使整体的建筑结构更加的平均分布,而减少偏心距的方法有很多种,如通过详细的数据计算,从而对主体结构以及平面空间分布进行调整,并且在设计图纸之中,将建筑结构的重量核心与刚度中心位置进行标注,除此之外,在进行偏心距调节时,还可以采用数据分析的方式,从而对建筑结构刚度进行重新分布,这样可以对核心较远的抗侧力进行调整。

4.2提高建筑结构抗扭承载力

在进行建筑结构设计时,提高建筑结构抗扭承载力非常重要。震害反复表明,扭转是地震时造成结构破坏的一个重要因素,在2008年汶川地震中,也发生了很多类似的情况。建筑平面和立面简单、对称,减少平面和立面中过大的凹和凸,平面中少开大洞,避免哑铃型平面,结构布置均匀对称,都是提高建筑结构抗扭承载力的有效措施。

4.3提高建筑物抗震性能

在进行建筑物结构设计时,可以分为主体设计与基础设计两个部分,其中主体设计是建筑结构设计的重点内容,而在进行建筑物主体设计时,绝对不能忽视建筑物边缘构件的设计内容,因此从某个角度分析,建筑结构边缘设计对于建筑结构物的整体质量具有绝对的影响,而通过以往的相关研究中发现,建筑结构抗剪性设计有利于提升建筑边缘结构性能,尤其是当建筑物长期处于非弹性阶段时,当受到地震或者外力作用时,易出现一些偏心问题,从而导致建筑结构出现不规则性,因此在进行建筑结构设计时,能够提升抗震性能,强化建筑物边缘结构设计的抗剪强度,这可以从本质上提升建筑物的抗外力作用,从而发挥出建筑物的弹性作用,满足建筑物规则性要求。

4.4提高建筑抗侧刚度和整体性

在进行建筑结构设计时,提高建筑物的抗侧刚度和整体性是有助于解决建筑结构设计不规则性问题的。相对于砌体结构,混凝土结构有更好的抗震性能;而在混凝土结构中,剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等,有更好的整体性和抗侧刚度。剪力墙的设置宜贯通建筑物全高,平面中应双向设置,并遵循均匀、对称、分散和周边的原则。在设计中,应选择合理的结构材料,合理的结构体系以及合理的结构布置,这样有利于提高建筑结构的整体刚度和整体性。

4.5设置抗震缝

对于现代建筑工程而言,已经越来越多的出现一些较为复杂的各种建筑结构,这时需要采取规范的防震缝,使其能够将复杂结构分解成为多个较为简单的结构单体。对于极其不规则的结构,也要重视抗震缝的设置。如果两侧的结构体系存在较大差异,或者震动反应表现不同时,或当结构相邻楼层数相差过大时,往往通过抗震缝加以解决。对于平面和立面不规则的结构,还需要根据地基条件、经济因素以及不规则的程度进行综合比较是否设置抗震缝。如果设置,应保证足够的缝宽,以防在预期的地震出现时,两侧结构发生碰撞。

5结束语

在经济建设迅速发展的过程中,建筑行业迅速崛起,在这个过程中对于建筑结构设计要求也在不断的提升,而在进行建筑结构设计过程中,不可避免的会出现一些不规则设计现象,这也为建筑结构设计增添了难度,因此为了能够更好的满足建筑结构合理设计要求,设计人员必须要加大建筑结构设计不规则性问题分析研究,从而不断的提高建筑结构设计的质量,满足建筑结构设计的需求,从而实现建筑结构设计工作的顺利完成,促进建筑行业长远发展。

参考文献:

[1]浅谈提高建筑结构安全性的策略分析[J].王芳芳.绿色环保建材.2018(04)

[2]建筑结构优化方法在房屋结构设计中的应用[J].高太勇.建筑知识.2017(15)

[3]不规则建筑结构的设计分析[J].张珍荣.现代物业(中旬刊).2018(04)

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