淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中平面不規(guī)則問題與抗震措施

閔姍

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(shí)用型轉(zhuǎn)向藝術(shù)型，實(shí)現(xiàn)了藝術(shù)和建筑的結(jié)合。高層建筑出現(xiàn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)，成為反傳統(tǒng)的建筑典范，引領(lǐng)了當(dāng)前現(xiàn)代建筑的建設(shè)風(fēng)格。雖然這種形式的建筑風(fēng)格能夠給人耳目一新的感覺，并且強(qiáng)烈的視覺效果能夠促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)的藝術(shù)性，提升建筑的品味。但是這種新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也會(huì)導(dǎo)致各種各樣的問題，影響建筑的整體實(shí)用性。本文基于這個(gè)背景，依據(jù)具體工程案例來(lái)闡述相關(guān)的問題，并給出了抗震措施。

【關(guān)鍵詞】高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；平面不規(guī)則問題分析；抗震措施

進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)，建筑趨向高層化，這就對(duì)地震更加敏感，地震一旦發(fā)生帶來(lái)的破壞程度就會(huì)更大，因此進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)就是一個(gè)關(guān)鍵性問題。抗震設(shè)計(jì)就是要尋找建筑設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行加固，通過科學(xué)化的合理措施來(lái)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，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(xiàng)目。該高層建筑結(jié)構(gòu)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(shuō)整個(gè)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(zhuǎn)，其扭轉(zhuǎn)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(yuǎn)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(dǎo)致了建筑的不規(guī)則。對(duì)于這樣的不規(guī)則建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，需要格外注意其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于抗震措施來(lái)說(shuō)，需要嚴(yán)格執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該建筑的抗震性能的提升，滿足建設(shè)要求。

二、結(jié)構(gòu)抗震的等級(jí)和目標(biāo)設(shè)計(jì)

（一）性能目標(biāo)分析

相比于A等級(jí)的高層建筑的高度規(guī)范限制值，本文所闡述的建筑對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)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(duì)于抗震要求來(lái)說(shuō)并不是很高，因此對(duì)于該建筑的性能目標(biāo)設(shè)定為A等級(jí)是能夠滿足設(shè)計(jì)要求的。具體說(shuō)就是在小震情形下，建筑的全部構(gòu)建都要求滿足抗震彈性承載力。對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)層的位移角要小于八百分之一，而在中度地震情形下，設(shè)計(jì)的承載力滿足基本要求，其對(duì)應(yīng)的位移角小于四百分之一，在大震情況下相應(yīng)的位移角要小于二百分之一。

（二）不規(guī)則結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的具體抗震等級(jí)分析

根據(jù)前面闡述，本建筑對(duì)于所抗的地震烈度屬于七度，因此在抗震設(shè)計(jì)過程中，要考慮的所抗地震對(duì)應(yīng)的基本加速度為一米每秒的平方，這個(gè)情況對(duì)應(yīng)到第三組之中。這個(gè)組別對(duì)應(yīng)的特征周期為0.45秒。而在建筑設(shè)計(jì)等級(jí)上，該建筑設(shè)定為A等級(jí)的高層建筑，而在這個(gè)等級(jí)上，對(duì)應(yīng)的技術(shù)規(guī)程需要提升地下二層到三層的抗震等級(jí)，并且需要加強(qiáng)特殊位置的豎向構(gòu)件。此外在抗震設(shè)計(jì)上，要求地下三層到地上三層的承重墻對(duì)應(yīng)的抗震級(jí)同為一級(jí)水平的抗震，而對(duì)于地面三層到屋面對(duì)應(yīng)的承重墻對(duì)應(yīng)的抗震級(jí)別為二級(jí)水平的抗震。通過對(duì)應(yīng)區(qū)域不同的抗震等級(jí)設(shè)定，能夠合理抵抗地震帶來(lái)的巨大破壞力，從而實(shí)現(xiàn)建筑的最大保存度。

三、上部樓層具體結(jié)構(gòu)分析

（一）具體方法以及計(jì)算的具體內(nèi)容分析

抗震建筑設(shè)計(jì)過程中需要分析建筑結(jié)構(gòu)彈性情況。而分析建筑結(jié)構(gòu)彈性情況則需要專業(yè)軟件來(lái)進(jìn)行計(jì)算和分析。這里在對(duì)該建筑的彈性分析中引入了GSSAP和SATWE兩種軟件。對(duì)于中大型地震帶來(lái)的影響情況的演算過程需要通過SATWE軟件來(lái)進(jìn)行具體的分析，而對(duì)于驗(yàn)算彈塑性靜力則需要使用GSSAP軟件來(lái)進(jìn)行計(jì)算分析。

（二）結(jié)果分析

對(duì)于結(jié)果分析則要考慮建筑的相關(guān)建設(shè)指標(biāo)的具體指數(shù)，比如分析周期，這個(gè)周期包括平動(dòng)周期，扭轉(zhuǎn)周期等，平動(dòng)周期要求小于0.85，本文所闡述的建筑對(duì)應(yīng)的值為0.807，符合設(shè)計(jì)要求；另一個(gè)指標(biāo)就是水平位移，這是彈性層需要符合設(shè)定的水平位移，本建筑在這個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)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(lái)說(shuō)，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(lái)測(cè)定對(duì)應(yīng)的情況，從而為建筑是否符合抗震要求提供科學(xué)指導(dǎo)。

（三）抗震等級(jí)的主要加強(qiáng)措施分析

對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中平面不規(guī)則抗震措施來(lái)說(shuō)，主要有以下幾條：首先就是設(shè)計(jì)建筑的豎向構(gòu)件的時(shí)候，需要完全嚴(yán)格按照不同級(jí)別的地震強(qiáng)度下不屈服條件來(lái)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，并且在設(shè)計(jì)塔樓的凸面端對(duì)應(yīng)的具體角度柱子時(shí)要依據(jù)抵抗大型地震不屈服條件設(shè)計(jì)；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(shè)計(jì)為雙向雙層，并且其配筋率控制到百分之零點(diǎn)二五以上；對(duì)于部分樓層要提升抗震等級(jí)，比如地下五層以及地上五層的抗震級(jí)別需要設(shè)定為特一級(jí)，其他的樓層需要根據(jù)抗震要求相應(yīng)提升。通過以上的措施能夠?qū)崿F(xiàn)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力的提升。

四、結(jié)語(yǔ)

抗震要求是當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要部分，尤其是對(duì)于高層建筑以及不規(guī)則結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)尤為重要，本文就這個(gè)背景，通過具體的建筑工程案例說(shuō)明了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中平面不規(guī)則問題以及針對(duì)抗震設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的抗震措施，從而為建筑行業(yè)在抗震中的設(shè)計(jì)提供了較為科學(xué)合理的指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]曹軍.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中平面不規(guī)則問題的分析與抗震措施[J].中華建設(shè)，2012（12）：172～173.

[2]韓輝.基于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中平面不規(guī)則問題的分析與處理[J].中外建筑，2010（05）：161～162.