【摘要】本文主要圍繞著不規(guī)則性建筑建筑結(jié)構(gòu)，分析了不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一些有效的措施和方法，進(jìn)而論述了不規(guī)則性建筑結(jié)構(gòu)抗震誰家的具體流程，以期可以為不規(guī)則性建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】不規(guī)則性建筑；抗震設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

不規(guī)則性建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于抗震的要求更高，所以，必須要明確不規(guī)則性建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要領(lǐng)，掌握設(shè)計(jì)的具體方法，進(jìn)而對(duì)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的抗震設(shè)計(jì)。

二、針對(duì)不規(guī)則建筑的設(shè)計(jì)問題

1、建筑體型設(shè)計(jì)問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設(shè)計(jì)。震害表明，許多平面形狀復(fù)雜，如平面上的外凸和凹進(jìn)、側(cè)翼的過多伸懸、不對(duì)稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡(jiǎn)單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜和不規(guī)則在地震時(shí)都會(huì)造成震害。特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡(jiǎn)潔、規(guī)則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對(duì)抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型，盡可能少做不對(duì)稱的側(cè)翼和過長(zhǎng)的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布，避免產(chǎn)生因體型不對(duì)稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對(duì)稱的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。

2、建筑平面布置設(shè)計(jì)問題

建筑物的平面布置在建筑設(shè)計(jì)中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內(nèi)墻的布置、空間活動(dòng)面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個(gè)樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括外圍填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強(qiáng)度和剛度的非承重內(nèi)隔墻等等布置不對(duì)稱，墻體與柱子分布的不對(duì)稱、不協(xié)調(diào)，使建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用，對(duì)抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側(cè)，結(jié)果在地震中造成靠電梯一側(cè)建筑物的嚴(yán)重破壞。這是因?yàn)殡娞菥�筒具有極大的抗側(cè)力剛度，吸引了地震作用的主要部分。有的建筑物，在平面布置上一側(cè)的墻體很多，而另一側(cè)的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對(duì)稱，質(zhì)量分布也偏心，使結(jié)構(gòu)的受力和變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)地震作用效應(yīng)，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場(chǎng)的臨街建筑，臨街一側(cè)往往不設(shè)墻體，而其另一側(cè)則有剛度很大的墻體封閉，兩側(cè)在剛度上相差很多，也將在地震時(shí)引起扭轉(zhuǎn)地震作用，對(duì)抗震不利。還有的建筑平面布置上，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)隔墻不對(duì)齊或中斷，使剛度發(fā)生突變和地震力傳遞受阻，對(duì)抗震也帶來不利，客易引起結(jié)構(gòu)的局部破壞。建筑平面布置設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震關(guān)系很大，從概念上要解決的一個(gè)核心問題是：建筑平面布置設(shè)計(jì)上要盡可能做到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻，對(duì)稱協(xié)調(diào)，避免突變，防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在建筑平面布置的總體設(shè)計(jì)上要盡可能為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置創(chuàng)造條件，使建筑使用功能要求與建筑結(jié)構(gòu)抗震要求融合成一體，充分發(fā)揮建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震中的作用。

3、建筑豎向布置設(shè)計(jì)問題

建筑的豎向布置設(shè)計(jì)問題在建筑設(shè)計(jì)中主要反映在建筑沿高度(樓層)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計(jì)上。無論是單層或多層，還是高層建筑或超高建筑，這個(gè)問題是比較突出的。存在的這個(gè)主要問題是，由于建筑使用功能的不同要求，如底層或下面幾層是商場(chǎng)、購(gòu)物中心，建筑上要求是大柱距、大空間；而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓，低層設(shè)柱、墻很少，而上面則是以墻為主，柱很少。有的建筑在布置上還設(shè)有面積很大的公用天井大廳，在不同樓層上設(shè)有大會(huì)議廳、展廳、報(bào)告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質(zhì)量和剛度的嚴(yán)重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質(zhì)量和剛度相差過大，形成突變。在剛度最差的樓層形成對(duì)抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設(shè)計(jì)中必須高度重視的問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，在建筑使用功能不同的情況下，很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對(duì)齊，柱子不對(duì)齊，墻體不連續(xù)，不到底；上層墻多，下層墻少；上層有柱，下層無柱等，使地震力的傳遞受阻或不通；抗震用的剪力墻設(shè)置不能直通到底層、剪力墻布置嚴(yán)重不對(duì)稱或數(shù)量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對(duì)稱和對(duì)建筑物很不利的扭轉(zhuǎn)作用。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個(gè)樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多棟鋼筋混凝土高層建筑發(fā)生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此，盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產(chǎn)生地震時(shí)的鈕轉(zhuǎn)效應(yīng)。

三、不規(guī)則建筑的處理方法

1、處理方法

抗震規(guī)范把不規(guī)則的建筑方案分為三個(gè)級(jí)別區(qū)別對(duì)待:

一般不規(guī)則—按規(guī)范、規(guī)程的相關(guān)規(guī)定采取加強(qiáng)措施;特別不規(guī)則—經(jīng)過專門研究和論證后采取高于規(guī)范、規(guī)程規(guī)定的加強(qiáng)措施，對(duì)于高層建筑還應(yīng)嚴(yán)格按照建設(shè)部令第111號(hào)進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查;嚴(yán)重不規(guī)則—應(yīng)要求建筑師予以修改、調(diào)整。

2、對(duì)一般不規(guī)則建筑的處理方法

對(duì)一般不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，并應(yīng)對(duì)薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施的規(guī)定。主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:計(jì)算分析方法、計(jì)算模型和薄弱部分的抗震構(gòu)造加強(qiáng)措施。

（一）計(jì)算分析方法和計(jì)算模型

不規(guī)則的建筑應(yīng)采用振型分解反應(yīng)譜法。

平面不規(guī)則而豎向規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，當(dāng)凹凸不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型。當(dāng)平面不對(duì)稱應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響。

平面規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)并按規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行彈塑性變形分析，當(dāng)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時(shí)，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)乘以1.25-r1.5的增大系數(shù)。

平面不規(guī)則且豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)同時(shí)按上述要求選擇合理的計(jì)算模型、考慮扭轉(zhuǎn)影響、乘以相應(yīng)的增大系數(shù)。

（二）抗震構(gòu)造加強(qiáng)措施

（1）一字形、井字形等外伸長(zhǎng)度較大的建筑，當(dāng)中央部分樓、電梯間使樓板有較大削弱時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)樓板以及連接部位墻體的構(gòu)造措施，必要時(shí)還可在外伸段b槽處設(shè)置連接梁或連接板。(《高規(guī)》4.3.7)

（2）樓板開大洞削弱后，宜采取以下構(gòu)造措施予以加強(qiáng)(《高規(guī)》4.3.8):1加厚洞口附近樓板，提高樓板的配筋率;采用雙層雙向配筋，或加配斜向鋼筋;2洞口邊緣設(shè)置邊梁、暗梁;3在樓板洞口角部集中配置斜向鋼筋。

（3）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑宜調(diào)整平面形狀和結(jié)構(gòu)布置，避免結(jié)構(gòu)不規(guī)則，不設(shè)防震縫。當(dāng)建筑物平面形狀復(fù)雜而又無法調(diào)整其平面形狀和結(jié)構(gòu)布置使之成為較規(guī)則的結(jié)構(gòu)時(shí)，宜設(shè)置防震縫將其劃分為較簡(jiǎn)單的幾個(gè)結(jié)構(gòu)單元。(《高規(guī)》4.3.9)

3.對(duì)于特別不規(guī)則建筑

特別不規(guī)則建筑應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)審查，設(shè)計(jì)單位應(yīng)按照住建部《關(guān)于超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》的規(guī)定進(jìn)行分析論證，提出論證報(bào)告進(jìn)入程序性審查，論證報(bào)告重點(diǎn)要做好建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)，合理設(shè)定結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)，提結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型和計(jì)算結(jié)果，提出結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)的相關(guān)措施，專項(xiàng)審查的內(nèi)容主要包括下面七個(gè)方面

（一）建筑抗震設(shè)防依據(jù);

（二）場(chǎng)地勘察成果;

（三）場(chǎng)地和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案;

（四）建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)和性能目標(biāo);

（五）總體計(jì)算和關(guān)鍵部位計(jì)算的工程判斷;

（六）薄弱部位的抗震措施;

（七）可能存在的其它問題，包括政府投資項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)合理性。

4.嚴(yán)重不規(guī)則建筑

不同結(jié)構(gòu)類型，由于可采取的措施不同，劃為嚴(yán)重不規(guī)則的條件也不盡相同。一般情況下，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)而言，屬于嚴(yán)重不規(guī)則的建筑方案，改用混凝土結(jié)構(gòu)則可能采取有效地抗震措施使之轉(zhuǎn)化為非嚴(yán)重不規(guī)則。對(duì)于屬于嚴(yán)重不規(guī)則的普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，改為鋼結(jié)構(gòu)，也可將嚴(yán)重不規(guī)則轉(zhuǎn)化為一般不規(guī)則或特別不規(guī)則。特定情況，如:國(guó)家及地方有特殊要求的建筑，在大量試驗(yàn)研究和理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行專門的抗震設(shè)計(jì)。

四、結(jié)束語

綜上所述，不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)關(guān)乎建筑結(jié)構(gòu)的使用效果和安全性，因此，今后要加強(qiáng)對(duì)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)研究，提高抗震設(shè)計(jì)的水平，提高建筑的穩(wěn)定性。

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