高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

文/楊家智 常德市天城規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司 湖南常德 415000

在當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)不斷進步和快速發(fā)展的背景下，我國建筑行業(yè)在發(fā)展過程中的整體勢頭普遍比較良好。建筑行業(yè)快速穩(wěn)定的發(fā)展，不僅可以滿足人們在日常生活過程中對建筑物提出的個性化需求，而且還可以推動國民經(jīng)濟的增長和發(fā)展。特別是在當(dāng)代社會經(jīng)濟不斷快速發(fā)展的背景下，城市化進程的推進速度越來越快，促使在規(guī)劃和建設(shè)過程中的范圍也越來越大。在這種背景下，為了從根本上順應(yīng)當(dāng)代社會在發(fā)展過程中的潮流趨勢，已經(jīng)逐漸打破傳統(tǒng)建筑物必須要對稱的這種理念和要求。在對現(xiàn)代建筑物進行規(guī)劃和建設(shè)過程中，逐漸將不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計作為主要的設(shè)計理念，這樣不僅可以將建筑物在建設(shè)過程中的獨特性特征充分發(fā)揮出來，而且還意味著我國建筑行業(yè)在發(fā)展過程中的整體方向有了明顯的轉(zhuǎn)變。

1、高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的類型

1.1 平面不規(guī)則

隨著當(dāng)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑已經(jīng)逐漸成為當(dāng)代社會在發(fā)展過程中非常重要的一部分。高層建筑在規(guī)劃和建設(shè)過程中，不僅可以體現(xiàn)出一個城市的發(fā)展面貌，而且對于城市自身的發(fā)展而言，高層建筑已經(jīng)逐漸成為一種具有標(biāo)志性特征的建筑類型。特別是近年來，建筑風(fēng)格、建設(shè)設(shè)計潮流以及思想意識都發(fā)生了一定的改變，對高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，已經(jīng)不再只是單純的局限在傳統(tǒng)的對稱范圍之內(nèi)，而是在實踐中以不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型作為主要的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。平面不規(guī)則在設(shè)計過程中，其主要會涉及到樓板局部相互之間并不會實現(xiàn)連接，或者是凹凸不規(guī)則等[1]。如圖1所示。這些類型在表現(xiàn)過程中具有明顯的差異性，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，與其相對應(yīng)的處理方法也具有非常大的差別。

在與實際情況進行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)在對高層建筑自身的不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要與高層建筑的特點進行有效結(jié)合，這樣才可以在實踐中提出有針對性的設(shè)計思路和方法。眾所周知，雖然高層建筑在建設(shè)過程中，可以盡可能節(jié)省對土地資源的過度消耗，但是高層建筑在建設(shè)過程中，其荷載普遍比較大，同時高度也比較高。在這種背景下，由于會受到平面質(zhì)量的偏心影響，所以建筑物自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就會受到影響。在平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計和建設(shè)過程中，平面質(zhì)量出現(xiàn)的偏心問題，通常情況下都是由于受到結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計的影響所導(dǎo)致。如果在設(shè)計以及具體實施過程中，無法及時有針對性的對質(zhì)量偏心問題進行處理，那么不僅其設(shè)計的效果無法達到規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)要求，而且還會導(dǎo)致后期結(jié)構(gòu)在使用過程中的質(zhì)量和安全穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。在針對這種類型問題進行處理時，要結(jié)合實際情況，積極采取有針對性的措施，加大邊榀結(jié)構(gòu)，這樣可以實現(xiàn)對偏心的降低處理，有利于促使建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性和抗震性得到有效提升。

圖1 平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計理念在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用示意圖

1.2 豎向不規(guī)則

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，在豎向方面也可以體現(xiàn)不規(guī)則性的基本原則和設(shè)計理念，這種豎向的不規(guī)則設(shè)計在實踐中也比較常見，比如廣州比較著名的“小蠻腰”。在與實際情況進行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)豎向的這種不規(guī)則設(shè)計在具體實施過程中，會直接導(dǎo)致樓層自身的承載力出現(xiàn)一定的變化。在具體分析和研究過程中，如果在設(shè)計時并沒有意識到計算在其中的重要性，那么很容易導(dǎo)致項目在建設(shè)過程中的困難程度有所增加。與此同時，項目在實際應(yīng)用過程中，其無論是在使用壽命方面或者是在安全穩(wěn)定性方面，都會受到一定的影響。豎向不規(guī)則設(shè)計理念在實際應(yīng)用過程中，通常情況下，可以將其劃分為豎向抗側(cè)力構(gòu)件不規(guī)則、樓層承載力突變等幾種不同的類型[2]。如圖2所示。在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，如果遇到豎向不規(guī)則的情況，那么最重要的解決措施之一就是要通過對大量數(shù)據(jù)進行模擬和計算，這樣做的根本目的是為了促使豎向不規(guī)則對建筑自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響可以得到有效控制。通過這種方式在實踐中的有效落實，對建筑物自身的使用壽命延長而言，具有實質(zhì)性意義，同時還可以為建筑結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用過程中的安全性和穩(wěn)定性提升提供有效保障。

圖2 豎向不規(guī)則設(shè)計在高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用示意圖

2、高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

2.1 減少建筑結(jié)構(gòu)的相對偏心距

高層建筑在設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計在其中具有非常重要的影響和作用。特別是在當(dāng)代社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計理念被提出，同時在實踐中得到了廣泛應(yīng)用，逐漸成為當(dāng)代建筑行業(yè)在發(fā)展過程中的特色。在高層建筑的不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，不僅要體現(xiàn)出特色，而且還要盡可能保證結(jié)構(gòu)在后期使用過程中的安全性和穩(wěn)定性。在實踐中，要積極采取有針對性的措施，盡可能減少高層建筑結(jié)構(gòu)自身的相對偏心距，這樣做的根本目的是為了降低建筑結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用過程中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在對偏心距進行降低處理時，比較常見的方法就是促使樓層相互之間的位移比可以得到有效的降低，同時還要結(jié)合實際情況，對建筑結(jié)構(gòu)自身的不規(guī)則平面布局等進行科學(xué)合理的調(diào)整[3]。在與實際情況進行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)在實踐中建筑的偏心距通常情況下，與扭轉(zhuǎn)效應(yīng)之間會呈現(xiàn)出線性的關(guān)系。所以在這種背景下，在具體操作過程中，要想從根本上降低偏心距，必須要采取有針對性的策略和措施，這樣才可以在實踐中降低建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對建筑結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性提升而言，具有實質(zhì)性意義。

2.2 調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和抗扭剛度比

在與實際情況進行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)在實踐中有相關(guān)文獻資料當(dāng)中指出，建筑結(jié)構(gòu)自身的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)的周期比之間會呈現(xiàn)出線性關(guān)系特征。在與這一特征進行結(jié)合時，可以對結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度、抗扭剛度比進行有針對性的調(diào)整和利用，這樣可以促使結(jié)構(gòu)自身的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也可以在實踐中得到有效控制。在具體操作過程中，為了實現(xiàn)這一根本目的，要與實際情況進行結(jié)合，對一些加厚的剪力墻進行科學(xué)合理的利用，直接將其在建筑結(jié)構(gòu)邊上進行拉梁的設(shè)置，這樣可以實現(xiàn)對不規(guī)則結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計。

結(jié)語：

當(dāng)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，促使人們在日常生活過程中的整體生活質(zhì)量和水平有了明顯的提升。特別是在建筑越來越多樣化的背景下，不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計理念的提出和在實踐中的有效落實，已經(jīng)逐漸成為當(dāng)代建筑行業(yè)在發(fā)展過程中的一大特色。高層建筑的不規(guī)則結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程，要在平面和豎向這兩個角度出發(fā)，這樣不僅可以實現(xiàn)對其科學(xué)合理的控制，而且還可以為結(jié)構(gòu)在后期使用過程中的安全性和穩(wěn)定性提供保障。