高层建筑不规则结构的设计实例分析

高层建筑不规则结构的设计实例分析

李虎

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摘要： 在现代建筑发展体系中，高层建筑的发展速度越快越重要，其稳定性越受到设计者的重视。因此，设计人员应从提高结构稳定性的角度对设计方案进行改进。建筑结构可能不规则，尤其要引起设计师的重视，从不同的设计角度来调整设计，以满足实际建筑项目结构优化的需要。论述了高层建筑不规则结构设计，介绍了高层建筑不规则结构的基本形式，并结合实际案例分析了具体不规则结构的设计要点。

关键词：高层建筑; 不规则结构; 结构设计

规范的高层建筑设计，需要设计师坚持质量第一，发扬设计价值理念，以进一步提高施工稳定性为设计出发点。对于高层建筑中常见的不规则结构形式，设计人员要进行理性分析，更加认真，并结合实际设计经验，丰富的设计方法，设计细节，不规则结构设计方案的形式完整准确。

1 高层建筑不规则结构的具体形式

1.1竖向不规则结构

竖向不规则是高层建筑不规则结构中常见的一种结构，包括侧移刚度不规则结构、层间质量突升结构和楼层承载力突变结构。不规则结构的侧移刚度可细分为两种情况。一是结构楼板的侧移刚度小于邻近的上一层，减小幅度约为70%;在第二种情况下，除顶层外的其他楼层的本地吸纳水平与相邻的下一层存在差异，上层通常比相邻的下一层高出25%。层间质量激变结构是指高层建筑结构中相邻楼层之间的质量差异。一般来说，下一层的质量比相邻的几层要小1.5倍左右。楼层承载力的突发性结构强调了不同楼层间承载力的差异，楼层承载力由上至下依次下降。

1.2平面不规则结构

平面不规则结构主要包括地板不连续性、凹凸不规则和扭转不规则。地板的不连续性主要体现在开口后各边的净宽和长度的变化值，一般以2m为界，且小于临界值。凹凸不规则是指地板平面结构的具体不规则形状;最后，扭转不规则性也是常见的，与层间位移密切相关，将直接影响建筑的稳定性。

2 高层建筑不规则结构设计实例分析

2.1项目概述

本项目为高层建筑项目，总建筑高度65.25m，总面积11450.2 m2。共22层，其中地下1层，其他楼层包括购物中心和住宅。建筑从地下1层到地上3层近似为矩形，4层及以上近似为“凸”形。这座高层建筑的地震烈度为7度。主体结构采用框架-剪力墙结构。现有的不规则类型包括平面不规则和地板不连续性等。在混凝土设计中，有必要有针对性地进行不规则结构设计，并注意结构薄弱部位的抗震加固设计。

2.2不规则结构的具体情况及设计点

1. 偏心的合理控制。在高层建筑的不规则结构设计中，设计人员首先要解决的问题是偏心。大偏心会影响高层建筑整体的稳定性，设计人员应采用先进的方法来实现对偏心的有效控制。结合不规则结构的设计要求，可以采用以下方法来实现对偏心的有效控制:一是严格控制建筑物的位移，并保持高层建筑的基本位置固定;二是对建筑结构的布局进行优化设计，并应注意设计的动态性和灵活性，以便在后期出现大偏心的问题时能够有效地调整，保证施工能够顺利进行。(2)楼板不连续性的混凝土处理。楼层不连续性是高层建筑不规则结构的具体表现，在本工程中就出现了这一问题。为了提高抗震性能和稳定的地区地板在发现问题之后,工程师们选择地板厚度为180毫米设置地板时垂直形状的突变,并适当增加地上30毫米厚度的其他层的相应部分。工程师还为薄弱区域配置了高配筋率的楼板，并设置了双层双向通长，使配筋率保持在0.3%以上。在处理楼板边缘时，设置水平梁。平梁上部的纵向钢筋可以直接锚定在地板上。工程师严格按照抗震等级的要求确定锚固长度，取得了较好的处理效果。此外，针对高层建筑的楼层不规则问题，在处理时，应进行相应的计算。在计算中，计算人员需要使用标准的计算程序，并假设计算条件，建立计算模型，并继续优化。在具体计算中，计算器人员会假定平面内的刚度为无穷大，并会限制地板在平面内不出现变形。而在实际的高层建筑中，楼板容易出现下沉现象，较大的孔洞将成为楼板平面变形的主要推力。因此，在计算中，计算器人员需要承担各种条件，并结合实际工程情况，以确保实现楼层不连续性场景下的精确计算。(3)不规则凹凸的具体处理。结合本项目的具体特点，可以看出4-21层存在“凸”面，因此需要计算具体的凸出长度为11.3m。本项目平面突出方向的结构总长度为22m，超过总长度的51.4%。因此，可以判断该结构为凹形不规则结构。针对这种不规则情况，设计人员应找出平面尺寸的突变位置，并计算楼板的厚度。在此基础上，进一步进行设计，并采取相应的加固措施。(4)垂直形状收集的具体处理。本建设项目由于商业建筑与住宅建筑的区别，在4层商业建筑上方的结构平面上出现了拉入现象。图中混凝土形状高度为11.1m，图中后平面宽度为12.7m，基本达到建筑总高度的17%，低层对应宽度的49%。上述比值接近高规格第3.5.5条所对应的20%和75%的限值，可判断为竖向不规则结构。对于竖向不规则结构，设计人员在处理时应注意抗震加固设计。基于此，对于结构薄弱层，应以剪力乘以1.25作为频繁地震作用的标准值作为基准。在混凝土结构设计中,设计师应保持在上层和下层楼对应邻剪力墙和框架柱截面尺寸不变,达到混凝土的强度等级,可以保证两层抗侧刚度和承载力之间在一个小的差异。在具体的抗震非屈服设计活动中，设计者应从提高建筑结构塑性的角度进行设计，估算地震冲击系数，并在弹性时程分析下进行补充计算，以提高抗震设计的精度。(5)扭转不规则的具体处理。当决定扭转不规则的建筑、工程人员基于双向地震作用和偶然偏心,这两个参数是我们最大的工程层平均位移的位移和特定的比率计算,得出的最大比率1.32 (X), 1.16 (Y),根据本文3.4.5高规的规定,该项目可以判定为不规则结构扭转。在判定扭转不规则结构后，设计者需要通过合理的处理措施来减少扭转效应。剪力墙的具体布置应强调均匀性和对称性。在这种布置原则下，结构的质心应接近或重合于刚度中心。此外，从削弱核心筒刚度的角度出发，设计人员应采取措施提高结构周边剪力墙的侧移刚度，使结构具有更优良的抗扭性能。经过对本工程计算模型的反复优化，设计人员得到质心与刚度中心的具体距离为0.01-0.07m (X方向)，0.05-0.37m (Y方向)。通过对高度表的进一步计算和比较，可以看出本项目的Tt/T1为0.7739，与极限要求0.9相比仍有一定的余量。因此，可以确定经过处理后，该结构的扭转效应得到了有效的控制。(6)角窗的具体处理。后的实际分析这个工程的结构,结构的层4 ~ 21为居民区,在这个范围内,设计师发现主卧室的两端众议院分别设置与角落窗口,通过这个建筑设置、结构,它将削弱其结构的抗扭强度,从而成为抗震设计需要关注的部分。基于此，本项目设计人员对角窗进行了具体的抗震处理，找出了角窗的入口，在两侧设置剪力墙，在剪力墙中放置边构件，并进行箍筋加密处理。此外，还要对卧室的墙角地板进行加厚处理，用好的地板加固，做好墙角梁的加固处理，这样墙角梁可以使墙角窗的位置具有良好的抗扭和抗弯曲力。(7)增加周边扭转构件的抗剪能力。高层建筑设计人员在对不规则结构体系进行优化设计时，应做好周边抗剪构件的提升设计。设计者应结合前沿结构理论，一旦建筑结构处于非弹性状态，当发生地震时，结构会受到双向水平地震力的冲击，从而会出现重心的变化，导致结构的不稳定。在此基础上,设计师需要注意这个细节扭转组件,能够结合抗震性能的具体要求,采取适当措施,增加抵抗剪切扭转分量,从而提高整体抗震建筑结构的弹性值。(8)合理设置防震接缝。高层建筑结构在日常使用过程中发生地震的可能性较小，还需要高度重视抗震设计。特别是对于地震烈度较小的，应多加注意。在具体设计中，应设置合理的抗震节点。实际的平面高层建筑结构一般比较复杂，在设计、处理时针对不规则结构，并设置适当的抗震结构，留置合理的抗震缝。在具体的设置中，设计师可以对平面结构进行划分，使其形式相对简单的结构单元。和抗震缝设置在混凝土,工程师还需要注意抗震缝两侧结构系统,如果系统不一致的结构,地震场景作为一些缺点的基准抗震优化设计,宽度可以缩小或扩大,同时也可以结合基础沉降的相邻建筑结构合理设置沉降缝。

3结论

高层建筑已成为目前建筑的主要形式。高层建筑的设计比较复杂，这就要求设计师有很高的结构感和质量感，尤其是不规则结构。在设计过程中，要准确把握设计细节和设计要点。在具体的设计中,应根据不规则结构的实际工程案例分析,找出需要的不规则设计,有针对性的开展设计工作,确保的垂直和水平结构不规则高层建筑结构,但也反映了良好的抗震性能,不断提高高层建筑的整体效益。

　参考文献

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