高层建筑不规则结构设计的问题与要点探究
摘要
关键词
高层建筑;不规则结构;设计问题;设计要点
正文
如今人民对于建筑审美和建筑功能的需求持续提升,所以建筑行业得到了显著的发展,在进行现代建筑设计的时候需要丰富建筑形态,在建筑中增加更多的功能。现阶段建筑结构的形态变得越来越多元化,建筑结构设计工作也出现了比较多的不规则性特点。不过在进行设计工作的时候,会影响到建筑结构的稳定性和安全性,建筑施工难度也会持续提升。所以设计人员需要深入研究不规则结构所造成的影响,而且需要选择合理的方法来进行应对,本文详细地分析了建筑设计的不规则结构。
1、高层建筑不规则结构的基本特征与发展现状
1.1 基本特点
1.1.1 平面不规则性。现阶段由于建筑平面所存在的需求有着比较明显的差异,所以可以借助平面不规范的种类来进行判断。通过分析可以看出,如今扭转不规则的建筑数量持续提升,因此需要明确楼层有着比较大弹性水平位移,在这种情况下,有关的结构设计人员来说需要按照有关的设计规范来进行调整。
1.1.2 竖向不规则性如今竖向不规则的种类是比较多的,其中有关的竖向不规则种类和建筑有着紧密的联系,会直接联系建筑的刚度,建筑的抗侧力,建筑的楼层质量和建筑楼层的承载能力。现代建筑对于底部大空间的需求持续提升,因此转换结构这种形式得到了广泛的使用。在那些较大的银行大厦里面,包括转换层的框架-核心筒为主要的结构形式,在上部分大多数的柱子都是使用拖柱来完成转换工作,而且会借助框支柱来完成转换工作,如此不仅能够看出竖向抗侧力构件不连续,并且楼层的承载力也会发生变化,对于工作人员来说需要正确开展计算工作,选择增强方法,确保结构抗震性能可以满足设计需求。
1.2发展现状
现阶段中国城市化进程持续增快,城市建筑水平持续提升,建筑设计人员在开展建筑设计工作的时候,开始使用创新的设计理念,选择比较新颖的建筑体型以及建筑平面。在这种情况下,不对称高层建筑以及不规则高层建筑数量也越来越多,建筑结构也变得越来越复杂。人民群众越来越重视高层建筑带来的视觉冲击,不过对于结构抗震性能的重视程度比较低。通过不规则建筑和体型规则的建筑进行比较能够看出,不规则建筑抗震性能较差,要是没有进行合理的抗震设计,在产生强烈地震的时候,就会影响到人们的生命安全。所以需要在根本上提升不规则建筑的抗震能力,如此不仅能够保证建筑美观,而且可以提升结构承载力,使得国家建筑行业获得更加显著的发展。
2、高层建筑不规则结构设计中的问题
2.1建筑空间利用率不高
要是建筑结构不规则,就会影响到建筑空间的使用效果,所以设计人员需要正确布局安排建筑空间。比如在开展高层建筑设计过程中,大多数的设计人员想要增强不规则建筑结构的抗侧刚度,会选择设置避难层或者是设备层的措施来增强对于结构刚性的控制。不过在设计方案里面仅仅会重视单一的构件设计,没有充分考虑建筑结构的整体空间,如此建筑空间使用效率会显著降低。
2.2与设计刚度之间的冲突
建筑结构的刚度设计和楼层盖以及建筑主体结构抗侧刚度设计有着紧密的联系,不过大多数的设计人员在进行设计工作的时候没有按照有关的规范来进行设计,刚度设计不正确,如此会影响到不规则性建筑结构的抗扭抗侧刚度。
3、高层建筑不规则结构的设计要点
3.1 偏心距的合理把握
设计人员在进行偏心距结构设计时,需要通过线性函数来对偏心距和扭转效应进行确定。也就是说,要想做好偏心距设计,务必要首先确保建筑主体结构的扭转效应。一般来说,设计人员可以科学协调建筑结构平面和空间分布情况。同时对各个结构进行仔细计算,获取准确的建筑结构参数,然后合理调整建筑结构不规则平面,从而确保偏心距的合理设计。此外,在不规则结构设计结束时,需要通过对结构中相关数据的分析来明确结构的整体刚度。同时若发现设计不满足结构调整需求,还需要进一步优化参数,优化设计方案,确保偏心距设计的科学合理性。
3.2合理设计防震缝
若建筑采用不规则结构,则其后续使用效果既要受制于本身的使用功能,还会受到内部构造的约束,致使建筑结构相关构件可能难以实现整体受力,对于建筑结构的稳定性会有一定的影响。此时就需要合理设置防震缝来对建筑的整体抗震性能进行确保。进行防震缝设计时,关键点在于确保防震缝两边的不规则构件能够稳定的进行有效连接。因结构的不规则,使得地震作用下,两侧构件的受力不同,若相邻构件的基础沉降较大,则可以重点关注抗震性能较弱的构件,可以将沉降缝设置在其中,从而改善结构抗震的性能。除此之外,建筑的整体结构也可以通过防震缝进行有效的划分,通过分散的多个区域对建筑结构的受力进行承担,以便于增强整个建筑结构的抗震效果。此外,防震缝设计时不仅要考虑施工区域的地震等级,还需要综合考虑建筑实际功能等因素来进行合理设计。
3.3 合理调整抗扭与抗侧刚度
建筑中的不规则结构在设计时,需要密切关注建筑结构主体扭转和自震周期间的关系,由于二者呈现线性关系,因此合理调整建筑的自震周期,可以降低建筑结构的扭转作用力。而建筑结构自震周期的有效控制可以借助在建筑结构边缘位置增设梁柱来实现。建筑抗扭性能的实现,一则可以借助墙体厚度和长度值的合理调整来实现,特别是墙体距离建筑结构的刚度中心较远的时候,更需要对墙体的厚度和长度进行有效调整 ;二则可以通过有效调整结构边缘连梁的刚度值来进行提升。
综上所述,随着人们需求的日益多元化和个性化,建筑设计中结构应打破传统单一的设计方式,探寻更多可能的设计形式。使得不规则结构在建筑中发挥出其作用。然不规则结构中各个构件受力不一致,使得设计和施工的难度都较大。因此在建筑中应用不规则结构时,需要不断优化偏心距、防震缝,做好抗扭和侧向刚度的设计工作,全面提升建筑不规则结构的整体稳定性,确保不规则结构各项功能的有效实现,更好的满足人们的多元化需求,推动建筑行业更好的向前发展。
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