淺析高層建筑結構設計中平面不規(guī)則問題與抗震措施

閔姍

【摘要】隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，建筑行業(yè)也得到了極大的發(fā)展。建筑行業(yè)已經(jīng)從傳統(tǒng)的實用型轉向藝術型，實現(xiàn)了藝術和建筑的結合。高層建筑出現(xiàn)不規(guī)則結構，成為反傳統(tǒng)的建筑典范，引領了當前現(xiàn)代建筑的建設風格。雖然這種形式的建筑風格能夠給人耳目一新的感覺，并且強烈的視覺效果能夠促進建筑設計的藝術性，提升建筑的品味。但是這種新的設計結構也會導致各種各樣的問題，影響建筑的整體實用性。本文基于這個背景，依據(jù)具體工程案例來闡述相關的問題，并給出了抗震措施。

【關鍵詞】高層建筑結構設計；平面不規(guī)則問題分析；抗震措施

進入現(xiàn)代社會，建筑趨向高層化，這就對地震更加敏感，地震一旦發(fā)生帶來的破壞程度就會更大，因此進行抗震設計就是一個關鍵性問題?？拐鹪O計就是要尋找建筑設計中的薄弱環(huán)節(jié)，對其進行加固，通過科學化的合理措施來優(yōu)化建筑結構，從而在安全層面讓建筑得以有更好的保障。

一、具體工程案例概況

本文依據(jù)的工程案例為某高層建筑項目。該高層建筑結構平面呈現(xiàn)不規(guī)則性質(zhì)，該樓層地面以上有22層，地下有3層，主建筑總高程為86.4米。在平面布局上，五樓到十三樓為“L”型，可以說整個建筑物在平面上呈現(xiàn)出非規(guī)則性，此外高度也是超高度的建筑類型。該建筑的不規(guī)則主要包括建筑的扭轉，其扭轉位移為1.44，大于規(guī)則建筑要求的1.2；此外就是其凹凸性，該建筑的最大偏心率為0.23，大于正常建筑要求的0.15；最后就是豎向尺寸發(fā)生了突然的改變，比如同第五層相比第六層的水平尺寸有63%的縮減，遠高于正常樓層要求的25%。此外，在高度上，地面五層的總高程大于樓層的總高度的20%，因此也導致了建筑的不規(guī)則。對于這樣的不規(guī)則建筑設計結構，需要格外注意其結構設計，對于抗震措施來說，需要嚴格執(zhí)行，從而實現(xiàn)對該建筑的抗震性能的提升，滿足建設要求。

二、結構抗震的等級和目標設計

（一）性能目標分析

相比于A等級的高層建筑的高度規(guī)范限制值，本文所闡述的建筑對應的高度屬于中等高度的建筑，其建筑高度雖然存在建筑規(guī)范里面對應的不良條款，但是也不存在完全不符合的條款；此外，該建筑所在區(qū)域的抗震要求為抗震烈度七度左右，這對于抗震要求來說并不是很高，因此對于該建筑的性能目標設定為A等級是能夠滿足設計要求的。具體說就是在小震情形下，建筑的全部構建都要求滿足抗震彈性承載力。對應的結構層的位移角要小于八百分之一，而在中度地震情形下，設計的承載力滿足基本要求，其對應的位移角小于四百分之一，在大震情況下相應的位移角要小于二百分之一。

（二）不規(guī)則結構對應的具體抗震等級分析

根據(jù)前面闡述，本建筑對于所抗的地震烈度屬于七度，因此在抗震設計過程中，要考慮的所抗地震對應的基本加速度為一米每秒的平方，這個情況對應到第三組之中。這個組別對應的特征周期為0.45秒。而在建筑設計等級上，該建筑設定為A等級的高層建筑，而在這個等級上，對應的技術規(guī)程需要提升地下二層到三層的抗震等級，并且需要加強特殊位置的豎向構件。此外在抗震設計上，要求地下三層到地上三層的承重墻對應的抗震級同為一級水平的抗震，而對于地面三層到屋面對應的承重墻對應的抗震級別為二級水平的抗震。通過對應區(qū)域不同的抗震等級設定，能夠合理抵抗地震帶來的巨大破壞力，從而實現(xiàn)建筑的最大保存度。

三、上部樓層具體結構分析

（一）具體方法以及計算的具體內(nèi)容分析

抗震建筑設計過程中需要分析建筑結構彈性情況。而分析建筑結構彈性情況則需要專業(yè)軟件來進行計算和分析。這里在對該建筑的彈性分析中引入了GSSAP和SATWE兩種軟件。對于中大型地震帶來的影響情況的演算過程需要通過SATWE軟件來進行具體的分析，而對于驗算彈塑性靜力則需要使用GSSAP軟件來進行計算分析。

（二）結果分析

對于結果分析則要考慮建筑的相關建設指標的具體指數(shù)，比如分析周期，這個周期包括平動周期，扭轉周期等，平動周期要求小于0.85，本文所闡述的建筑對應的值為0.807，符合設計要求；另一個指標就是水平位移，這是彈性層需要符合設定的水平位移，本建筑在這個評價指標上也符合要求；另外就是抗剪承載力值和層間剛度之間的比值。一般來說，抗剪承載力伴隨樓層增加而急劇增加，因而需要根據(jù)規(guī)范要求來測定對應的情況，從而為建筑是否符合抗震要求提供科學指導。

（三）抗震等級的主要加強措施分析

對于高層建筑結構設計中平面不規(guī)則抗震措施來說，主要有以下幾條：首先就是設計建筑的豎向構件的時候，需要完全嚴格按照不同級別的地震強度下不屈服條件來進行具體的設計，并且在設計塔樓的凸面端對應的具體角度柱子時要依據(jù)抵抗大型地震不屈服條件設計；其次是加厚塔樓陰角和全層的樓板，一般要求加厚的厚度為150毫米，配筋設計為雙向雙層，并且其配筋率控制到百分之零點二五以上；對于部分樓層要提升抗震等級，比如地下五層以及地上五層的抗震級別需要設定為特一級，其他的樓層需要根據(jù)抗震要求相應提升。通過以上的措施能夠實現(xiàn)不規(guī)則建筑結構的抗震能力的提升。

四、結語

抗震要求是當前建筑設計中的一個重要部分，尤其是對于高層建筑以及不規(guī)則結構來說尤為重要，本文就這個背景，通過具體的建筑工程案例說明了高層建筑結構設計中平面不規(guī)則問題以及針對抗震設計提出相應的抗震措施，從而為建筑行業(yè)在抗震中的設計提供了較為科學合理的指導。

參考文獻

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