建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則性問題探究

晏 偉

中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司（430010）

1 建筑設(shè)計(jì)的不規(guī)則性

隨著城市化進(jìn)程不斷發(fā)展，人們對建筑設(shè)計(jì)的要求不斷提高，在追求安全、舒適的同時(shí)，也在追求建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)格的新穎和獨(dú)特。建筑工程中不規(guī)則主要?jiǎng)澐譃閮煞N:一種是豎向的不規(guī)則，另一種是平面的不規(guī)則。豎向的不規(guī)則主要包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變。平面的不規(guī)則主要包括扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則性問題

2.1 偏心距的問題

一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)相對于偏心距是線性函數(shù)的關(guān)系，所以想要降低結(jié)構(gòu)不規(guī)則性形成的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)問題，設(shè)計(jì)人員必須考慮偏心距相關(guān)問題[1]。

2.2 抗側(cè)與扭轉(zhuǎn)剛度的問題

建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期的比值平方是一個(gè)線性關(guān)系。設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取有效措施降低結(jié)構(gòu)周期比，對結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等因素進(jìn)行調(diào)整。如設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)高度重視剪力墻的長度、位置及厚度，合理地選擇結(jié)構(gòu)連梁截面，控制剛度，盡可能降低結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)周期比，從而提升結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則性問題應(yīng)對策略

3.1 保障偏心距的合理性

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，偏心距和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)呈現(xiàn)出線性關(guān)系，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)控制建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置，保證結(jié)構(gòu)剛度與重心、質(zhì)心等保持最大程度的重合，這樣可以更好地降低樓層端部的抗側(cè)力構(gòu)件彈性位移，控制建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)[2]。為了盡可能降低偏心距，需要先準(zhǔn)確測量，并對結(jié)構(gòu)剛心、質(zhì)心作精細(xì)分析，調(diào)整結(jié)構(gòu)平面布置，盡可能保證剛心、質(zhì)心接近。對于質(zhì)量與剛度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可以考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，應(yīng)采用有效措施降低偏心對于結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生的不利影響。

3.2 保證剛度與整體性

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要有意識地保證建筑的抗側(cè)剛度以及整體性，以便更好地應(yīng)對不規(guī)則性問題。相對于襯砌結(jié)構(gòu)而言，混凝土結(jié)構(gòu)可以保持更好的抗震性。對于剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)合理布置豎向構(gòu)件，保證剛度的均勻，以便更好地保持結(jié)構(gòu)整體性。剪力墻在豎向應(yīng)當(dāng)上、下連續(xù)貫通，保證側(cè)向剛度下大上小，逐漸均勻變化，否則在地震作用下某些樓層或部位將形成軟弱層或薄弱層而嚴(yán)重?fù)p壞。在平面上剪力墻應(yīng)當(dāng)雙向設(shè)置，遵循均勻、對稱的原則。在整體性方面，建筑立面應(yīng)盡量采用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，避免采用帶有突然變化的階梯形立面。

3.3 設(shè)置防震縫

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑功能要求，合理調(diào)整平面形狀和結(jié)構(gòu)布置，盡量避免設(shè)置防震縫。當(dāng)結(jié)構(gòu)平面或豎向布置不規(guī)則，或不能調(diào)整時(shí)，可考慮設(shè)置防震縫，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)劃分為幾個(gè)較為規(guī)則、簡單的結(jié)構(gòu)單元，以利于減少房屋的扭轉(zhuǎn)，改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。但根據(jù)對汶川、玉樹等地的震害調(diào)查表明，按規(guī)范要求確定的防震縫寬度，在強(qiáng)烈地震下仍有可能發(fā)生碰撞，因此應(yīng)在有條件的前提下盡量加寬防震縫寬度。防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時(shí)，應(yīng)按不利的結(jié)構(gòu)類型確定防震縫寬度。對重要部位或復(fù)雜部位可考慮按“中震”確定防震縫的寬度，注意采取大震防跌落措施。防震縫兩側(cè)的建筑應(yīng)設(shè)置均勻?qū)ΨQ且有利于減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的防撞墻，有條件時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大兩側(cè)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，以減小結(jié)構(gòu)的水平位移量值。

4 結(jié)語

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量已經(jīng)成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。但是，隨著建筑領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的安全性能、穩(wěn)定性能等方面仍然與發(fā)達(dá)國家存在比較大的差異，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面尤其是不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面仍然需要不斷改善和優(yōu)化，從而推動(dòng)建筑經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。