高层建筑结构不规则性的应用范文

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1高层建筑不规则结构的类型

1．1平面不规则

平面不规则的建筑结构主要可以分为三个类别，分别是扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续。其中，扭转不规则的特点是每一个楼层中，其自身最大的弹性水平位移在该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍以上，或是层间唯一最大值在该楼层两端层间位移平均值的1.2倍以上。凹凸不规则的特点则是在建筑结构的明面上，凹进一侧的尺寸在其投影方向总尺寸的30%以上。楼板局部不连续的特点是在楼板的某一个位置，其尺寸或平面刚度发生急剧的变化［1］。

1．1.1平面刚度偏心平面刚度中包括两个方面，一方面为平面内刚度，指的是与荷载作用方向一致的刚度;另一方面是平面外刚度，指的是与荷载作用方向垂直的刚度。在构建差异、构建荷载变化、施工环境复杂等因素的影响之下，平面刚度存在一定程度的偏小。

1．1.2平面强度偏心平面应力指的是所有的应力都在同一个平面内，平面应变指的是所有的应变都在同一个平面内。一般情况下，平面强度偏心对构造的影响容易被忽略。在实际建设过程中，混凝土。钢筋、钢构件等存在一定的不确定性，导致结构的设计强度与实际强度存在差异，构建截面易出现强度偏心情况。

1．2竖向不规则竖向不规则的建筑结构主要可以分为四个类别，分别是侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变和楼层间质量突变。其中，侧向刚度不规则的特点是某一个楼层的侧向刚度值在其相邻上一楼层的70%以下，或是在该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%以下。同时，除了顶层之外，楼层局部收进的水平方向尺寸在其相邻下方楼层的25%以上。竖向抗侧力构件不连续的特点是在竖直方向上，抗侧力构件的内力是通过水平转换构件而向下传递的。楼层承载力突变的特点是楼层之间的抗侧力结构，其受剪程度在上一层的80%以下。楼层间质量突变的特点是某一个楼层的质量在相邻的下楼层质量的1.5倍以上［2］。

2高层建筑结构设计中不规则性的应用

根据相关的调查研究显示，在遭受地震灾害的时候，平面存在不规则性的高层建筑结构往往是最容易遭受破坏的建筑类型。同时，此类建筑物还存在着质量和刚度偏心、抗扭转刚度太弱等缺点。通过相关人员的进一步研究发现，对于高层建筑结构来说，扭转效应所造成的破坏是最为严重的。因此，在实际的施工建设过程中，对于高层建筑结构中的扭转效应，应当采取相应的措施进行有效的限制。对此，可以尽量的限制高层建筑结构平面不规则性，这样就能够在很大程度上消除偏心过大的情况，从而降低高层建筑结构扭转效应的影响。此外，还可以适当的提高高层建筑结构的扭转刚度，使其不会由于强度太弱而增强扭转效应。在对高层建筑结构扭转效应进行判断的时候，可以通过将以扭转为主的第一自振周期和以平动为主的第一自转周期进行比较。如果至两个数值较为相近，那么在振动耦连的影响下，高层建筑结构将会产生较大的扭转效应。为此，在减少高层建筑扭转效应的方面，可以采取如下措施:

2．1降低高层建筑结构的相对偏心距根据研究发现，高层建筑结构的扭转效应和相对偏心距之间存在着线性关系。如果需要降低高层建筑结构的扭转效应，同时缩小楼层之间的位移比，可以对建筑结构的平面布置进行相应的调整，从而使建筑架构的质心和刚心的位置更为接近［3］。在实际施工建设的过程中，可以在进行初步计算分析之后，对建筑平面的不规则性布置进行相应的调整。利用初步计算分析得出的结果，确定高层建筑结构的质心和刚心。然后，利用相关数据资料和以往的实践经验，对高层建筑结构的刚度分部进行准确的判断。最后，在距离质心较远的位置，适当的进行抗侧力构件的增减。

2．2调整高层建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度高层建筑结构的扭转效应与结构周期比的平方之间存在着线性关系。因此，在进行高层建筑结构设计的时候，应当适当减小其周期。在剪力墙的设计中，应当适当的对周边剪力墙进行加长或加厚，尤其是距离刚心较远的剪力墙更要加大重视。对于抗扭刚度的增加，可以高层建筑结构的边缘加设拉梁，减小周围结构的扭转周期，或是增加周边连梁的刚度。

2．3提高周边抗扭构件的抗剪力单单靠结构的调整和布置，是无法完全确保在剧烈震动的环境下，高层建筑结构仍能保持安全［4］。因此，通过研究表明，如果高层建筑结构处在非弹性时期，那么由于受到双向水平地震的作用，对称的高层建筑结构就会随着形态的变化而产生偏心。因此，应当对受抗扭效应制约的构件的抗剪性能进行强化，从而确保高层建筑结构在强烈震动的情况下，仍能保持整体弹性的状态，从而提高建筑物的抗震性。

2．4设置防震缝在高层建筑的施工建设过程中，时常会遇到平面形状较为复杂的建筑结构。由于实际条件的限制，平面结构不能被设置为规则的结构。对此，可以通过设置防震缝的方式，将高层建筑结构划分为交单的结构单元。在高层建筑结构不规则性的应用当中，防震缝的设置是十分重要的。如果防震缝两侧的结构体系不同，或是地震反应效应不同的时候，要根据不利一侧的结构来设计防震缝的宽度。而如果相邻的建筑结构基础沉降比较大，在设计防震缝的时候可以同时将其作为沉降缝来使用。

3结论

在高层建筑结构的设计和施工的过程中，不规则性会在很大程度上对建筑物的安全性和稳定性产生影响，从而直接影响到建筑物的结构设计和布局。因此，建筑师在进行高层不规则建筑结构的设计时，应当提高重视程度，尽量避免出现薄弱的部位。如果出现，应当及时进行强化。虽然当前高层不规则建筑结构的设计和应用还存在着一定的问题和不足，但是，随着建筑技术的不断发展，高层建筑结构设计中不规则性的应用必将越来越完善，从而既能提高高层建筑的美观性，也能确保其安全与稳定性。

作者：谢慧 单位：云南城市建设职业学院