高層建筑體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)及其加強(qiáng)措施

趙倩倩

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的發(fā)展與變化，建筑越來(lái)越趨向于高層發(fā)展，這就對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)提出了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)。體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)在不規(guī)則建筑中的應(yīng)用較多，并能夠達(dá)到較好的抗震作用，對(duì)于建筑起到很好地保護(hù)作用。基于此，本文就高層建筑體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)及其加強(qiáng)措施進(jìn)行分析和研究，希望能夠就建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：高層建筑；體型收進(jìn)；豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.100

0 前言

近些年來(lái)，建筑行業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展與進(jìn)步，尤其在建筑層高方面，設(shè)計(jì)師一直期望能夠突破瓶頸，促進(jìn)其高度增加，同時(shí)提升建筑的穩(wěn)定性與牢固性。這就對(duì)建筑設(shè)計(jì)提出了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)，只有不斷對(duì)建筑結(jié)構(gòu)予以?xún)?yōu)化，才能夠真正保證建筑的可靠性。體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)目前在不規(guī)則高層建筑中應(yīng)用較多，并達(dá)到了較好的應(yīng)用效果，尤其在抗震方面有突出表現(xiàn)，提升了建筑本身的穩(wěn)定性。為了更好地促進(jìn)建筑體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，防止因?yàn)轶w型收進(jìn)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用而引起的構(gòu)件內(nèi)力、位移不規(guī)則變化，探索其與側(cè)向剛度不規(guī)則之間的關(guān)系，探索體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化措施就顯得非常重要。

1 結(jié)構(gòu)體型收進(jìn)與側(cè)向剛度不規(guī)則關(guān)系

側(cè)向剛度主要反映的是建筑水平荷載情況下所能夠抵抗的變形程度，其中水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震力，這兩種荷載對(duì)于建筑極容易造成危害。依照正常的設(shè)計(jì)原則來(lái)說(shuō)，其應(yīng)當(dāng)是建筑抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度依照自上而下的方式逐漸減小，側(cè)向剛度和承載力要防止突變。結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置需要更具合理性的剛度和承載力分布，要尤其防止因?yàn)閯偠群统休d力分部變化或者結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)而留下薄弱結(jié)構(gòu)。

建筑側(cè)向剛度不規(guī)則類(lèi)型主要分為兩類(lèi)：第一類(lèi)：目標(biāo)層的側(cè)向剛度與上一層相比，為上一層的70%，或者小于其上相鄰三個(gè)樓層的側(cè)向剛度平均值的80%。剛度上下大小也被稱(chēng)為薄弱層。第二類(lèi)則是局部收進(jìn)的水平面尺寸相比較相鄰下一層來(lái)說(shuō)，大于25%，但是頂層或者出屋面的小建筑可以不計(jì)算在內(nèi)。這樣的建筑剛度則為上小下大類(lèi)型，也被稱(chēng)為豎向體型收進(jìn)。此種收進(jìn)結(jié)構(gòu)主要是從尺寸的變化來(lái)對(duì)樓層剛度變化予以衡量的，其需要保證收進(jìn)比值不會(huì)超過(guò)規(guī)范限值，并在剛度上予以把控，做到下大上小，其變化也要做到均勻變化，從而保證建筑下部的穩(wěn)定性，也保證建筑在扭轉(zhuǎn)、剪切變形過(guò)程中，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)原則及結(jié)構(gòu)原則。

2 體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加強(qiáng)措施

對(duì)于體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與強(qiáng)化來(lái)說(shuō)，其需要依照概念設(shè)計(jì)原則予以展開(kāi)，并結(jié)合工程具體情況確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)化過(guò)程中，切不可簡(jiǎn)單依照收進(jìn)尺寸予以判斷，而是需要根據(jù)側(cè)向剛度和結(jié)構(gòu)規(guī)則性的總體需要予以設(shè)計(jì)。

2.1 工程介紹

M工程為綜合工程，其1～3層為商業(yè)用房，4～14層為辦公用房，并帶3層裙房。地下則為車(chē)庫(kù)，并伴有設(shè)備用房設(shè)計(jì)。就主樓的長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)，其尺寸為50.4m，寬度為20.25m。設(shè)計(jì)層高為地上14層，地下1層，總體高度能夠達(dá)到57.65，整體結(jié)構(gòu)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.2 體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)及加強(qiáng)措施

對(duì)于本工程來(lái)說(shuō)，其主要是在主樓和裙樓布局中強(qiáng)化體型收進(jìn)程度，其所采取的強(qiáng)化措施主要包括以下幾個(gè)方面：

第一，在建筑四層樓板部位為豎向體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)，對(duì)于此部分結(jié)構(gòu)采取了加強(qiáng)措施，其樓板厚度達(dá)到150mm，并采用雙層雙向配筋，每層配筋率均大于0.25%。在四層樓板相鄰上下層，即三層和五層，同樣進(jìn)行了樓板加厚，運(yùn)用雙層雙向配筋予以強(qiáng)化。

第二，本工程為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，因此在其墻柱、混凝土強(qiáng)度，以及構(gòu)件截面等部分都極為注意做好強(qiáng)度等級(jí)變化，其中尤為注意的便是減少體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)部分的剛度突變，做好PKPM模型的調(diào)整，建筑上層收進(jìn)結(jié)構(gòu)相比較底部樓層層間位移角相比較相鄰下部區(qū)段最大層間位移角要小，所小于的倍數(shù)關(guān)系為1.15倍。其主要需要保證的是建筑豎向傳力的可靠有效性。

第三，對(duì)于本建筑的施工建設(shè)來(lái)說(shuō)，其需要保證做好底部的抗震加強(qiáng)，因此在6層及以下塔樓框架-剪力墻施工時(shí)候，提升一級(jí)抗震等級(jí)，建筑底部的構(gòu)件和框架柱配筋率在原有程度上適當(dāng)提高。

第四，本工程為偏心收進(jìn)結(jié)構(gòu)，對(duì)建筑的下部分，也就是周邊豎向構(gòu)件強(qiáng)化了鋼筋配比，在進(jìn)行配筋強(qiáng)化過(guò)程中，需要與第三點(diǎn)的底部抗震強(qiáng)化予以綜合考慮，做好相應(yīng)的底部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)。

結(jié)合震害表明，建筑體型收進(jìn)程度較大，那么其上部結(jié)構(gòu)的剛度就會(huì)降低，并容易呈現(xiàn)突然降低的情況，這就造成收進(jìn)結(jié)構(gòu)成為軟弱層，并容易造成建筑的塑性變形。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，則需要對(duì)此方面內(nèi)容予以深入考慮，一般來(lái)說(shuō)收進(jìn)部位高度超過(guò)建筑高度的50%，那么可以提高一級(jí)建筑抗震性能，但是對(duì)于結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度和扭轉(zhuǎn)的影響不大。偏心收進(jìn)時(shí)候，則會(huì)影響整個(gè)建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，這時(shí)候就需要對(duì)下部結(jié)構(gòu)周邊豎向構(gòu)件予以加強(qiáng)。結(jié)合本建筑來(lái)說(shuō)，便是綜合考慮到建筑抗震需要，以及建筑自身的設(shè)計(jì)情況，便注重做好下部豎向構(gòu)件的加強(qiáng)，從而提升整個(gè)建筑的穩(wěn)定性與抗震性。本工程在進(jìn)行懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候，還綜合考慮到外挑部位的豎向抗震性能，采用了冗余度高的結(jié)構(gòu)形式，減輕建筑自重，從平面角度降低建筑剛度，防止建筑應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的變形。

3 結(jié)語(yǔ)

體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)雖然在抗震減害、保護(hù)建筑方面具有極為重要的功效，但是其收進(jìn)尺寸比值超過(guò)規(guī)范限值時(shí)候，則難以起到根本性的作用，反而對(duì)建筑的抗震性能不利，構(gòu)件內(nèi)力也會(huì)呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，極容易引起結(jié)構(gòu)的破壞。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員還需要就體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)的收進(jìn)尺寸予以深入探索與研究，結(jié)合建筑的實(shí)際情況做好相應(yīng)的計(jì)算，不僅要堅(jiān)持平面規(guī)則，更加要堅(jiān)持豎向規(guī)則，結(jié)合體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)特征，讓其發(fā)揮更大功效，提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及抗震性能。

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