摘要：建筑結(jié)構(gòu)的立面、平面的規(guī)則與否，與建筑的抗震性能有著密切的聯(lián)系，因此在進行不規(guī)則建筑的結(jié)構(gòu)的抗震方案的設計時，需要結(jié)合建筑的扭轉(zhuǎn)規(guī)則性、結(jié)構(gòu)的平面、立面的特點加以分析，然后對位移限值等加以論證，最后對得到的方案加以對比，選出適合不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)抗震的最優(yōu)設計方案。
關鍵詞：高層建筑；不規(guī)則；方案優(yōu)選
當前高層建筑的建設規(guī)模不斷加大，對于高層建筑的平面、立面進行設計，需要遵循原則。平面的形狀要連續(xù)、均勻，建筑的外形構(gòu)件要布置合理。經(jīng)過驗證，房屋的體型不規(guī)則、平面立面凹凸不平等，容易在地震發(fā)生的時候造成非常大的危害。因此，對于建筑設計中關于不規(guī)則的建筑體系的抗震設計，必須要結(jié)合不規(guī)則建筑的內(nèi)力調(diào)整、結(jié)構(gòu)計算等采取措施，對于薄弱環(huán)節(jié)更要進行抗震構(gòu)造的設計，以強化整體高層建筑的抗震性能。
1、工程概況
某高層建筑地上25層，地下3層，總體高度104.2米。15層以下東西長度94米，16層以上為83米。南北向?qū)挾葹?0米，總建筑面積5.3萬平方米。地下三層分別為餐飲、商業(yè)、車庫區(qū)。建筑師從環(huán)境和功能的要素的角度，將北側(cè)設計為電梯、機房、管井的集中區(qū)域，南側(cè)為敞開式的商住和辦公區(qū)域，采用玻璃幕墻作為立面的材料。整體立面為起航的船體，屋頂從東向主屋面逐漸升起，高點高度為22.5米，上有桅桿，桅桿高度為15米。
2、方案設計詳情
2.1建筑物的結(jié)構(gòu)特點把握，從15層開始向上，西北側(cè)有收進，豎向的變化較大，南側(cè)沒有設計剪力墻予以支撐，南北向的偏心較大。頂層自西向東有變化，東面較高和重。平面上的特點是，建筑物的兩個端部有剛度較小的單跨框架，東南的尖角為單柱，在地震作用下，端面的平面質(zhì)量將起到很大的作用，由于不規(guī)則，因此，需要在扭轉(zhuǎn)效應上，設計出較大的抗側(cè)剛度。2.2經(jīng)過對結(jié)構(gòu)特性的分析之后，采用試算的方法，發(fā)現(xiàn)建筑物的特點是西低東高、西輕東重。東端和西端出現(xiàn)的單跨框架以及部分的面積，側(cè)剛較小，產(chǎn)生東段振幅較大的情況，為了使得結(jié)構(gòu)能夠形成以平動為主的基本振型，因此在東面設置了剪力墻。2.3針對南北向的偏心問題，為了滿足建筑連續(xù)多跨的框架剛度較大的特點要求按照剪力墻承擔的總彎矩進行了剪力墻量的設置，減少了縱向地震作用下可能產(chǎn)生的扭矩，這樣，建筑物的靠近端部的剪力墻轉(zhuǎn)動中心的力臂將增大，能夠在地震扭轉(zhuǎn)中南北偏心產(chǎn)生的時候起到重要的作用。
3、結(jié)構(gòu)抗震分析
3.1工程采用了相關的應用軟件進行了結(jié)構(gòu)抗震的分析，得到的計算數(shù)據(jù)如下。STRAT軟件計算位移限值對于位移限值的分析，經(jīng)過解散結(jié)果，可以知道，在考慮了偶然偏心影響的地震作用，樓層的最大位移與層高的比例是滿足建筑設計要求。RATIO為層平均位移和最大位移之間的比值，RTIO-D（n）為層平均層間和最大層間的位移比值，MAX-D/h為最大層間位移角，Umax為頂層最大位移（mm)。經(jīng)過數(shù)據(jù)論證，計算模型分別按照0、90度和45度方向計算結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形和內(nèi)力的組合特征，考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，得到了剪力墻連梁的折減系數(shù)、周期折減系數(shù)、阻尼比等數(shù)值。經(jīng)過軟件的計算結(jié)果，還發(fā)現(xiàn)個別連梁的彎矩和剪力出現(xiàn)截面超筋的情況，再進行連梁設計以及配筋的時候，通過設置鋼暗柱的方式，給予了加強措施。在本工程中，兩個單元的建筑均為混凝土核芯筒體的垂直交通通道，如電梯、樓梯，構(gòu)成的核心抗側(cè)力的構(gòu)件主要分布在兩側(cè)，這種設計提高了抗側(cè)的高度。對于周邊的翼板出現(xiàn)的出挑略多的問題，采用了彈性板加以解決，充分考慮變形對于邊角柱以及豎向構(gòu)件的影響，提高了一個等級的抗震功能，加強的區(qū)域內(nèi)的配筋，采用全高加密箍筋的方法，保證地震發(fā)生的時候構(gòu)件不屈服，結(jié)構(gòu)延性加強。3.2本建筑工程有著平面立面不規(guī)則的先天狀況，因此，要對計算過程中的近似性、局限性、地震的不確定性進行充分的考慮，將施工因素等問題加入設計的內(nèi)容。不能完全依靠計算結(jié)構(gòu)，而是要對結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)造，薄弱環(huán)節(jié)加以分析，從結(jié)構(gòu)安全的角度進行設計。例如工程在地震作用下，最不利的趨于在兩個端部，這部分為單跨柱框架，因此應進行承載能力和延性的加強，防止出現(xiàn)破壞。工程的框架承擔地震的總彎矩經(jīng)過測量接近50%，因此要在南側(cè)縱向框架的強度和延性設計上采用提高抗震等級的方法進行構(gòu)造的設計。工程的西側(cè)剪力墻的數(shù)量較少，因此，在該區(qū)域的抗扭的設計上應予以加強。還有中心部位的樓電梯間，混凝土的剪力墻布置上，框架較小的框架帶來了單體抗扭轉(zhuǎn)剛度不足的問題，可以通過增加結(jié)構(gòu)的側(cè)力抗扭剛度的方法進行增大，依靠外圍抗側(cè)力墻剛度增加的方法，將抗扭轉(zhuǎn)剛度增大。
結(jié)語
對于不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)選型以及抗震設計，要將立面、平面不規(guī)則，結(jié)構(gòu)布置受限的特點考慮在內(nèi)，找到造成結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的因素，然后有針對性地開展結(jié)構(gòu)布置的工作。保證結(jié)構(gòu)在地震作用下，剛度、位移、周期等指標能夠滿足地震扭轉(zhuǎn)效應下的控制要求。
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