高层建筑的快速发展在现代建筑发展体系中有着相对重要的地位,设计人员在进行设计时应更加注重建筑的稳固性。所以在对高层建筑进行设计时,相关设计人员要从提高结构稳固性这一角度出发来进行方案的改善优化。尤其是对于高层建筑出现不规则建筑构造时,为满足建筑工程结构稳固性的需要,基于高层建筑不规则结构设计特点,进行针对性地方案调整。
1、建筑不规则结构设计的基本特点
1.1平面结构不规则设计特点
现代建筑注重平面不规则设计表现形式,以楼板的布局不规则设计为例,需对其平面形状、设计尺寸、凹凸程度、刚度等进行分析。例如,楼板设计中需要调整宽度及缩减度、调整开洞的面积、分析楼面的错层尺寸大小。依据建筑外形的凹面和凸面不平情况,结合平面不规则中多种类型进行判断,调整其承载力分布的比例关系。通过对建筑设计平面布置的判断,调整平面不规则的标准内容,结合规定的水平力度范围进行分析,判断楼层的最大位移情况。一般楼层间位移平均在20%以上,表示为建筑平面扭转不规则。
1.2竖向结构不规则设计特点
建筑竖向不规则设计中,需要准确分析竖向的不规则设计方式。建筑侧向如果刚度不规则,需要判断侧向刚度的标准。例如,根据楼层刚度与上层竖向刚度进行对比分配,一般小于上一层的70%,水平收进尺寸比下一层大25%。竖向抗侧力的内部由水平构件转换调整。竖向不规则设计主要是评定其楼层抗剪承载力,如果侧向刚度发生变化,楼层间的抗侧结构力小于上层的结构剪力的80%,就可以判定为竖向的不规则标准类型。
2、高层建筑不规则结构设计的划分依据
平面不规则设计中,需要从多角度进行分析。按照平面刚度,调整平面外刚度和标准值,通过竖向结构载荷的导入,利用刚度测定分析方法。对平面刚度的实际荷载量进行确认。按照实际建筑结构类型,项目地基情况、承载量等进行分析,调整平面刚度的比例关系。通过平面载荷的整体分析,调整不同尺寸结构平面设计思路,确定质量偏重比例关系。按照必要的抗震措施、设计结构构件进行分析,调整质量偏心范围。平面规则操作中,调整偏离量,加强结构强度标准分析,构造符合建筑设计的规范样式。建筑结构设计中,需要及时调整应变力、简化结构密切关系,确定平面内的应力。根据结构设计与实际强度之间的差异水平进行分析,调整平面的强度偏心比例关系,调整控制度。竖向不规则中包含刚度的不规则、竖向侧压力结构不连续、楼层承载力突变、楼层尺寸突变集中等问题。
3、高层建筑不规则结构设计的要点分析
3.1做好重点参数的控制
3.1.1位移比。在对高层建筑进行不规则结构设计过程中,通过对位移比进行严格控制,可以达到控制高层建筑结构平面不规则性的作用。一般来说,高层建筑在进行不规则结构设计时位移比的临界值是1.2。具体来说,A级不规则结构建筑,其位移比临界值是1.5,需要保证其相应数值不大于临界值;B级不规则结构建筑,其位移比临界值是1.4,需要保证其相应数值不大于临界值。
3.1.2周期比。周期比是指结构扭转与平动的比值,在设计过程中需要对周期比进行重点控制。通过严格控制侧向刚度和扭转刚度之间的相对关系,可以避免高层建筑不规则结构出现严重的扭转效应。在这个过程中,设计人员必须把A级不规则结构高层建筑的周期比控制在0.9以内把B级不规则结构高层建筑的周期比控制在0.85以内。在实际设计过程中,可以通过加强周边主体结构或者弱化内部主体结构来避免周期比不符合要求。
3.1.3层间受剪承载力比。水平地震作用方向上,层间受剪承载力之比为建筑结构中剪力墙、柱、斜撑受剪力总和。通过对层间受剪承载力比进行有效控制,可以实现对高层建筑竖向不规则的有效调控。一般情况下,设计人员在进行设计时,要把层间受剪承载力比控制在0.8的范围以内。具体来说,A级不规则建筑结构层间受剪承载力比的临界值是0.65,要把数值控制在0.65以上,B级不规则建筑结构的层间受剪承载力比临界值是0.75,要把数值控制在0.75以上。
3.2缩短建筑结构偏心距
设计人员在进行设计过程中,需要尽最大可能减少建筑结构的偏心距,将影响因素从根本上降到最低,从而提高增强建筑的稳固性。为了实现扭转效应的目标,设计人员需要科学地设计建筑的整体布局,这样可以有效减少楼层位移比,减少刚心与质心之间的差距。一般情况下,在建筑工程中比较有效的方法是设计人员通过认真计算建筑结构,不断地完善和优化不规则平面,对调整之后的结构进行深度研究,直到所有的数据指标满足要求标准才能够通过。这种方法不仅能够有效调整建筑的刚心与质心,还能够提高高层建筑的安全性。
3.3合理调整刚度
根据建筑结构的偏心距离,实施合理的线性关系测算,调整扭转应变下的变化关系。根据设计的一系列操作,调整不规则建筑结构周期。根据剪力墙结构标准,关注重点改进要点,加强设计合理性,增强建筑结构的扭转刚度调配,确定扭转周期的有效性,提高框架梁的刚度承载力作用。例如A级不规则建筑结构,以扭转结构为主和以平动为主的第一自振周期的比例要控制在0.9以内,B级要控制在0.85以内。比如在设计剪力墙时,需要保证墙厚和长度的关系合理,尤其是对于中心间距比加大的墙体,为了提高结构的抗扭强度,降低振动的周期,可以选择在结构边缘设置梁、柱等各种结构。扭曲刚度可以通过边缘连续梁刚度的方式进行优化,从而提高连续梁的抗剪能力,通过适当增大连梁截面,能够强化整体结构性能。
3.4优化建筑抗震设计思路
建筑结构设计中,密度、稳定性都需要优化。按照综合地基夯实操作模式,注重建筑高度、建筑面积的规范调配。通过调整结构重量模式,确定承载地基标准,尽可能避开松软土区域,避开地下水区域。提高建筑结构的受力均衡性,提高主体结构的稳定性。通过合理的抗震结构设计分析,实施综合受力结构模式的调控,结合平面空间的布局,设计过程标准,充分考量工程实际情况,对工程周围环境、地质变化、条件模式等进行详细周密的勘查分析,全面考虑有效的设计调控措施和标准。
当前我国建筑行业发展迅速,高层建筑使用不规则结构进行设计的情况越来越多,这使得建筑在满足人们基本功能需求的同时,更提高了建筑外观的美感。为了确保高层建筑的安全性,在进行不规则结构设计时,必须采取科学合理的设计方案,提高其设计稳固性,有效提升高层不规则建筑工程的施工质量,从而促进我国建筑行业的发展。
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