建筑结构设计中不规则性问题探究

建筑结构设计中不规则性问题探究

吴平

身份证号码 ： 36252819850529****

摘要：当前建筑结构多元化设计，基于人们的视觉及功能上的需求而形成。我们也简称为不规则设计。从实际应用情况看，具有良好的应用价值，然而也有个别建在使用过程中存在各种各样的问题，如楼体及地基由于受力不均或不稳固出现墙体裂缝和楼梯倾斜的问题。我们在进行筑结构设计不规则性问题研究过程中，需要正确理解质量控制标准，通过优化，获得更好的结构设计效果。

关键词：建筑结构设计；不规则问题

1. 不规则结构类型

1.平面不规则结构类型。建筑结构设计中的平面不规则结构主要包括扭转不规则、楼板局部不连续和凹凸不规则。扭转不平顺是指位移比大于1.2。楼板局部不连续是指楼板开凹后，楼板的有效宽度小于楼板典型宽度的一半，洞口面积大于楼面面积的30%，平面呈细腰形，楼层错开较大。凸凹的不规则是指太多的凹面或太薄的投影。凹面过大意味着平面的凹面尺寸大于相应投影方向总尺寸的35%。凸出物过薄，表示突出部分的长宽比大于20%。凸凹的不规则平面相对来说又长又窄。

2.竖向不规则结构类型。竖向不规则结构包括不规则的侧向刚度、不连续的竖向抗侧力构件和楼层承载力的突变。侧移刚度不规则是指楼层的侧向刚度小于相邻上层的70%，或比楼层上相邻三层平均值的80%小。上一层的水平尺寸小于下一层的25%。高层建筑的上层到室外地面的高度大于建筑高度的20%，是由柱子组成的一个开放的房间。竖向抗侧力构件的不连续性是指竖向抗侧力构件的内力通过水平转换构件向下传递。楼层承载力的突变是指高层建筑各层之间的承载力比小于0.8。

二、建筑结构设计中不规则性问题相关的因素

影响建筑结构设计不规范的因素主要有建筑荷载的传递和建筑结构的合理刚度。建筑荷载的传力是指建筑物上的荷载可以通过最简单的方式迅速地从荷载作用点传递到最终的力保持点，包括水平荷载和垂直荷载的直接传递。建筑结构的合理刚度是指楼板的截面尺寸选择和布置是否合理。如果楼板刚度过小，建筑物的梁、板容易发生较大变形，这不仅会影响建筑的美观，还会损坏填充墙、门窗和地面装饰。如果刚度过高，建筑结构的重量会增加，建筑面积也会增加，这将大大增加建筑的造价。主体结构抗侧力的合理刚度是建筑结构设计的重要指标。

三、建筑结构设计中的不规则设计

考虑到地震情况下的结构可能发生结构损伤，在进行设计时应注重容易损伤的位置进行控制。

1.设置防震缝降低地震对建筑结构的影响

鉴于当前建筑结构普遍呈现出结构复杂化、多样化的趋势，在建筑结构设计中设置抗震缝是十分必要的。将整个建筑结构划分为若干个单体建筑结构，可以增强施工队伍的抗震能力。一般来说，在建筑结构抗震接头的设计中，如果发现两侧的构件体系是完全不同的，或者两侧对地震的反应是不同的，当基础沉降相对较大时，建筑结构与建筑构件相邻，设置抗震缝时应考虑结构构件形式的薄弱环节，并通过增设建筑物抗震缝沉降缝来进一步加强建筑物的抗震性能。

2. 保证建筑结构偏心距合理

在建筑结构设计中，考虑到结构相对于偏心距和扭转效应在一定范围内的表现形式为：线性函数。因此，为了保证建筑物主体结构扭转效应的稳定性，有必要将偏心距的相对高度控制在一个合理的高度，科学协调建筑结构的空间和平面分布，达到既定的建筑结构设计质量控制效果。在偏心距建筑结构设计中，需要对建筑物的各个结构进行计算，以获得准确的建筑结构参数。在确定相关参数后，应调整建筑结构的不规则平面布置，以保证其精度。不规则结构设计完成后，要充分发挥技术人员的作用，通过对建筑结构设计中相关数据的综合分析，最终确定建筑结构的整体刚度。如果发现上述措施的质量控制效果不明显，可在建筑结构设计阶段对实际参数进行调整，使建筑结构之间有良好的偏心距，避免扭转效应。

四、建筑结构设计的不规则问题分析

1.框架-剪力墙受力分析

框架剪力墙结构结构由剪力墙和框架组成。两种单元在水平荷载作用下的抗侧力单元的力学特性和变形性能有明显的差异。在水平荷载作用下，框架变形曲线以剪切型为主，楼层高度越高，结构层间位移变化越不明显。剪力墙变形曲线以弯曲型为主，楼层越高，水平位移越明显。

在抗侧刚度的框架中，一般都要引入抗侧刚度值，然后才算框架。此时，当结构刚度无限增大时，会发现转动角不断减小，可忽略不计，可设为固定值进行计算。在此情况，其相关关系参数的计算公式为：

式中： 代表柱的抗侧刚度，所代表的就是单位位移所需要施加的水平推力； 代表建筑的实际高度； 代表柱的线性刚度参数， 代表柱的抗弯刚度。

2.框架-剪力墙内里分布特征分析

框架-剪力墙的楼层主要由两部分组成，分别为框架承担的楼层剪力与剪力层的楼层剪力，其计算公式为： 。

同时考虑到结构下部剪力墙层间变形不明显，容易受框架变形的影响。具体表现为：剪力墙部分剪力P1较大，框架部分剪力P2较小。随着楼层高度的增加，墙底的支撑作用逐渐减弱，同一楼层与框架的剪力水平差发生变化，直至出现独立受力现象。

3.框架剪力墙结构不规则设计参数优化

①结构分析

我国相关标准明确规定，在建筑结构设计中，应注意结构的平面布置和竖向解耦股的布局，使相关参数的标准划分更加科学。一般来说，在建筑结构设计中，不规则特征可分为四个方面，具体内容见表1。

表1建筑结构不规则特征

②建筑结构不规则参数

为了保证建筑结构非标准设计的有效性，有必要对其具体内容进行评价分析，并对具体参数进行控制。特别是在设置不规则参数时应注意以下几个方面: （1）周期比。它主要是指第一自振周期的不耦合股扭转和第一自振周期以水平扭转为主。周期比是控制结构扭转效应的重要指标。在现行结构周期比设计中，必须保证扭转变形小于结构的平动变形，在地震作用下，扭转振动结构不会转化为主要的振动效应，对建筑物的整体结构造成不可逆转的损害。一般来说，在周期比设计中，甲类建筑的周期比一般小于或等于0.9，而乙类建筑的周期比一般小于或等于0.85。（2） 刚度比。它主要是指相邻楼层间的侧向刚度之比，它是控制结构竖向不平顺的主要指标。在结构参数设计中，一般在保证期内，抗侧刚度应大于或等于上层的70%。如果刚度比不合格，就会出现楼板薄弱等问题。在计算相关系数时，地震剪力应乘以1.15。在目前的参数设置中，我们主要依靠sawe软件来确定每层楼的尼泊，并对剪切力进行控制，这不符合软弱层的自动控制。

③结构设计要点分析

在现行框架-剪力墙结构设计中，剪力墙的布置应遵循均匀性和外围性的原则，并对关键参数进行控制。同时，考虑到剪力墙的伸缩性和自重，在整体结构设计中必须考虑可拓设计的内容。设计伸长性能越好，建筑整体性能越高。剪力墙平面结构的优化是整个设计过程的重点。科学有效的剪力墙优化设计可以有效地提高建筑物的整体刚度，增强结构的抗震性能。在高层不规则扭转结构设计中，应将结构位置调整作为一项关键内容，认识扭转不规则指标的突破程度对位移的影响，使建筑结构具有良好的抗震性能。

五、结束语

建筑结构设计的不规范不仅会影响建筑本身的稳定性，而且会影响建筑的美观。在当前建筑结构的不规则设计中，设计的重点应设置在平面不规则设计、竖向不规则设计等方面。通过对各设计环节质量的综合控制，可以获得较好的建筑结构设计效果。

参考文献：

[1]赵常彬.建筑结构设计不规则性问题的研究[J].建筑与工程，2013（12）：35~36.

[2]李亚娥，李志慧，王 栋.平面不规则高层建筑结构在水平地震作用下的扭转效应与设计[J].甘肃科学学报，2008（01）：169~172.