建筑设计规则
建筑设计规则范文第1篇
关键词语：抗震设计 建筑结构规则性
在地震地面运动作用下，建筑物的损伤破坏首先会出现在结构侧向抗震系统的薄弱部位，薄弱部位的损伤破坏会进一步加剧结构抗震性能的退化，从而导致结构整体的倒塌。建筑物的薄弱部位主要来源于结构配置的缺陷或不规则，如结构或构件不规则的几何尺寸、软弱的楼层、质量过分集中以及不连续的侧向抗震系统等。 建筑结构的平、立面是否规则，对结构抗震性具有最重要的影响，建筑设计应符合抗震概念设计要求，不应采用严重不规则的设计方案，应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。
一、建筑形体及其构件布置的平面、竖向不规则性，按不同要求可划分为：
1 、 混凝土房屋、钢结构房屋和钢-混凝土混合结构房屋存在表1-1所列举的某项平面不规则类型，或者表1-2所列举的某项坚向不规则类型以及类似的不规则类型，应属于不规则的建筑。
2 、 砌体房屋、单层工业厂房、单层空旷房屋、大跨屋盖建筑和地下建筑的平面和竖向不规则性的划分，应符合有关规范的规定。
3 、 当存在多项不规则或某项不规则超过规定的参考指标较多时，应属于特别不规则的建筑。
平面不规则的主要类型
不规则类型 定义和参考指标
扭转不规则 在规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移或（层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍
凹凸不规则 平面凹进的尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%
楼板局部不连续 楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层
表1-1
竖向不规则的主要类型
不规则类型 定义和参考指标
侧向刚度不规则 该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层或出屋面小建筑外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%
竖向抗侧力构件不连续 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递
楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%
表1-2
二、不规则结构建筑设计的要求
体型复杂、平直面不规则的建筑，应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，确定是否设置防震缝，并分别符合下列要求：
1当不设置防震缝时，应采用符合实际的计算模型，分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，采取相应的加强措施。
2当在适当部位设置防震缝时，宜形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应的情况，留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全分开。
3当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。
三、针对不规则建筑的设计问题
1、建筑体型设计问题建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明，许多平面形状复杂，如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏，有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。2、建筑平面布置设计问题 建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等，都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且，由于建筑使用功能不同，每个楼层的布置有可能差异很大，建筑平面上的墙体，包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称，墙体与柱子分布的不对称、不协调，使建筑物在地震时产生扭转地震作用，对抗震很不利。有的建筑物，其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧，结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一侧的墙体很多，而另一侧的墙体稀少，这就造成平面上刚度分布的很不对称，质量分布也偏心，使结构的受力和变形不协调，导致扭转地震作用效应，带来局部墙面的破坏。有的建筑物，如底层为商场的临街建筑，临街一侧往往不设墙体，而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭，两侧在刚度上相差很多，也将在地震时引起扭转地震作用，对抗震不利。还有的建筑平面布置上，经常出现内隔墙不对齐或中断，使刚度发生突变和地震力传递受阻，对抗震也带来不利，客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大，从概念上要解决的一个核心问题是：建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀，对称协调，避免突变，防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件，使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体，充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。 3、建筑竖向布置设计问题建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层，还是高层建筑或超高建筑，这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是，由于建筑使用功能的不同要求，如底层或下面几层是商场、购物中心，建筑上要求是大柱距、大空间；而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼，低层设柱、墙很少，而上面则是以墙为主，柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅，在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大，形成突变［3］。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中，在建筑使用功能不同的情况下，很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐，柱子不对齐，墙体不连续，不到底；上层墙多，下层墙少；上层有柱，下层无柱等，使地震力的传递受阻或不通；抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明，建筑物竖向楼层刚度的过大变化，给建筑物造成很多破坏，甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此，尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部，不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少，尽量避免产生地震时的钮转效应
四、建筑结构不规则设计时的抗震作用计算
建筑形体及其构件布置不规则设计时，应按下列要求进行地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施：
1平面不规则而竖向规则的建筑，应采用空间结构计算模型．并应符合下列要求：
1)扭转不规则时，应计入扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍，当最大层间位移远小于规范限值时，可适当放宽；如图4-1所示。
2)凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响；
3)平面不对称且凹凸不规则或局部不连续，可根据实际情况分块计算扭转位移比，对扭转较大的部位应采用局部的内力增大系数。
图4-1 建筑结构平面的扭转不规则示例
2平面规则而竖向不规则的建筑，应采用空间结构计算模型，刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数，其薄弱层应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要求：
1)竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平转换构件的类型、受力情况、几何尺寸等，乘以1.25～2.O的增大系数；如图4-2所示。
2)侧向刚度不规则时，相邻层的侧向刚度比应依据其结构类型符合本规范相关章节的规定；
3)楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。图4-3所示。
图4-2 延竖向的侧向刚度不规则示例
图4-3 竖向抗测力结构屈服抗剪强度非均匀化示例
3平面不规则且竖向不规则的建筑，应根据不规则类型的数量和程度，有针对性地采取不低于相关规定要求的各项抗震措施。特别不规则的建筑，应经专门研究，采取更有效的加强措施或对薄弱部位采用相应的抗震性能化设计方法。
五、总结
综上所述，对于现代城市日益涌现的造型新颖别具一格的不规则建筑，结构设计人员应细心分析各种情况，从概念设计入手，找出结构的重点和薄弱点，因势利导客服不利因素，使整个结构在平面和竖向合理地布置结构刚度，避免和减少结构可能出现的薄弱部位，同时加强薄弱部位的构造措施，是建筑物从一格貌似不规则的建筑调整成一个结构上的规则建筑，只要结构工程师认真分析，抓住重点、强化构造，不规则结构设计中的抗震设计问题是很容易解决的。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》GB 50011 2010北京中国建筑工业出版社
[2]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.
[3]王亚军、戴国荣，建筑抗震设计规范疑问解答 [M] 北京：中国建筑工业出版社,2006
建筑设计规则范文第2篇
关键词:建筑结构；不规则性；偏心距；抗扭效应
随着科学技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，人们对物质外观、精神文化的需求也在不断加强，在审美观的全面提升下，当代高层建筑物的结构设计也从以前的规则性、对称性逐步转向不规则性、不对称性。在高层建筑结构设计中,不规则性可能会影响高层建筑的结构布局、位移比的控制、架空楼层或薄弱楼层设计、施工图的设计等，因此需从经济性、安全性、合理性的角度出发准确判断并分析高层建筑结构设计的不规则和位置，以最大程度的增加建筑物的各种结构性能。
1、我国高层建筑不规则结构的现状
经济全球化与科学技术高新化进程在不断加深，我国各行各业也在不断进步与发展，近些年来，我国房地产业、建筑业的发展势头较为迅猛，许多大中小城市都在不断的扩建和改造，而建筑设计者也为了顺应时代的召唤和城市建设的多元化发展，他们渐渐改变了建筑物务必规则与对称的传统观念，更多的尝试去设计一些不规则、不对称的多样化、标新立异结构的建筑物。现代人们的观念也在逐渐的改变，各大城市中已经出现了很多不规则的复杂结构建筑物，这是我国乃至全球范围内建筑行业今后的发展方向。另一方面，尽管不规则和不对称结构的建筑物使城市更加美丽和繁华，但其设计和建造无不考验着设计人员和建筑施工人员，这也对他们提出了更高更严的要求。
2、高层建筑不规则结构的分类
高层建筑不规则结构主要可以分为两大类：其一是竖直方向建筑物的不规则的结构类型，比如竖向抗侧力部分构件的不连续、侧向刚度结构不规则、楼层架空层使其质量与承载力均发生突变等等；其二是平面方向不规则的结构类型，比如楼板局部由于反梁结构突起出现的不连续、厨房及卫生间降板使楼板凹凸不规则、扭转导致的不规则等等。
2.1 竖直方向建筑物的不规则
2.1.1 竖向抗侧力部分构件的不连续
高层建筑物中竖向抗侧力部分构件不连续的判断标准即在竖直方向上的部分抗侧力构件自身的内力借助水平转换构件使之向下传递。
2.1.2侧向刚度结构不规则
高层建筑物中侧向刚度结构不规则的判断依据是本楼层中侧向刚度取值是否小于本楼层上面一层该值的百分之七十，或者小于本楼层上面相邻的三个楼层该值平均值的百分之八十，那么除去顶层不计算，则楼层局部收进的水平方向数值不小于与本层相邻下一层的百分之二十五。
2.1.3 楼层质量以及承载力的突变
高层建筑物楼层之间是否质量突变，其判断标准是本楼层的质量大于与其相邻的下面一个楼层质量的二分之三倍。而判断承载力是否突变的标准是楼层之间的抗侧力结构抗剪力数值小于与其相邻的上一层该值的百分之八十。
2.2 水平方向建筑物的不规则
2.2.1 楼板局部产生不连续
高层建筑物楼板局部产生不连续的判断依据是本层楼板设计尺寸与平面刚度是否发生急剧突然的变化。
2.2.2楼板凹凸不规则
高层建筑物楼板凹凸不规则主要是判断其结构平面凹进一侧（如厨房、卫生间的降板）尺寸会大于该楼板投影方向上面总尺寸的百分之三十。
2.2.3 楼板扭转不规则
高层建筑物楼板扭转不规则的判断依据是本楼层弹性水平位移的最大值要大于其两端处弹性水平位移的平均值的1.2倍，亦或是本楼层最大的相邻层间位移要大于其两端处的层间位移的平均值的1.2倍。
3、高层建筑不规则结构设计采取的对策
高层建筑物在地震的时候较易遭受破坏的一些结构大多都是平面不规则性结构，同时建筑物的刚度偏心、质量、承载力以、抗扭转刚度过于脆弱的建筑结构，其中，扭转效应对于建筑设计结构的破坏是最为严重的，那么，在工程设计的时候就有必要对其结构的相关扭转效应进行有效控制与限制，例如可以尽量对建筑物设计结构平面上的不规则进行控制，这就能够防止较大偏心的出现，进而使得建筑物的内部结构出现明显的扭转效应；另外，还可以在一定的条件下尽量增强高层建筑物设计结构的扭转刚度，抑制其太脆弱而产生破坏。因此，有效研究减少建筑物内部结构扭转效应的对策就成为设计过程中所要重点关注的问题。
3.1 提高建筑物抗扭构件的抗剪力
高层建筑物的抗震设计就是达到建筑物在地震时安然无恙的效果，这单单依靠结构布局的调整是不够的，由于建筑物结构在非弹性时期内，对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象，那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能，这样就可保证建筑物在地震的时候还会处于整体弹性的状态。
3.2 控制高层建筑物结构的抗扭刚度与抗侧刚度之比
由于高层建筑物内部结构中扭转效应和结构周期之比的二次方趋于一种线性的关系，那么在建筑物结构设计的时候，需要想方设法的减小其结构周期。比如说在设计楼层剪力墙时，要在条件允许的情况下加厚或加长相邻的剪力墙，尤其是要注重距离刚心比较远的剪力墙。通常使建筑物结构中抗扭刚度加大的方法是在相应构件上增设拉梁，并且尽量缩短其结构扭转周期，另外也可以加大相邻连梁刚度来达到目的。
3.3 在结构中加设防震缝来减小地震造成的破坏
现代建筑工程中越来越多的出现一些复杂的各类建筑结构，这都是由于实际条件限制而使得无法将平面结构设计成规则或是对称的结构，这时就有必要设置规范的防震缝来把结构分解成相对简单的单一结构个体，其中还要注意在设置抗震缝的过程中，若两侧的构件体系差异较大或者对震动反应表现不同之时，那么抗震缝的设计宽度就要更多的考虑薄弱一侧的结构构件；而当结构相邻的建筑构件基础沉降量比较大的时候，也可增设兼做沉降缝的建筑抗震缝。
3.4 建筑结构设计中的偏心距减小
科学研究表明在一定条件下，高层建筑物结构设计中的偏心距和扭转效应呈线性关系，那么可以控制建筑物结构在平面上的布置，让其设计结构的刚心与质心最大程度的接近，这样就能有效的减小楼层之间的位移比，进而改善建筑物内部结构中的扭转效应。在工程实际的设计过程中，为了使结构偏心距尽量减小，首先就要进行准确的初步计算，在找到结构的刚心和质心后加以分析，并调整整个建筑结构在平面布置上的不对称和不规则性，与此同时，还要运用有关数据和条件，加之实践经验来判断出建筑物平面结构的实际刚度分布，以便能够有效增减偏离质心的抗侧力结构构件。
4、小结
高层建筑物的实际设计过程中，为了不影响建筑后续的建模、布置、施工，就要对建筑结构的不规则性合理判断，这样才能确认建筑设计的安全性、经济性、合理性。在结构设计的时候需要重点考虑建筑物的薄弱楼板或构件，在强化的同时不断控制减小，这也是今后高层建筑结构设计中对不规则性研究所要解决的重要问题。
参考文献：
[1] 辛红军．高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J]．建筑科学，2012，3：69．
建筑设计规则范文第3篇
关键词:平面不规则；结构；构件设计；结构整体计算；设计措施
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
随着建筑行业的迅速发展，建筑高度也不断增加，建筑类型与功能也越来越复杂，人们的思想观念不断更新，出现了一批平面或立面不规则建筑。平面不规则建筑指的是扭转不规则、凹凸不规则以及楼板局部不连续。它们的出现既给城市建筑带来了崭新的面貌，同时又给结构设计人员提出了严峻的挑战。因此，如何遵循规范精神，对平面不规则建筑结构进行设计与计算分析，使结构的安全性得以保证，从而满足建筑的使用功能和安全，成为工程设计中必须解决的重要课题。
1 工程概况
某建筑工程，建筑面积11457.2m2，地下1层，地上21层，建筑总高度66.24m，地下层1～地上层3为商业广场，层高3.6m，层4～21为住宅，层高3.0m。地下层1至地上层2近似为矩形平面，外轮廓尺寸约为25.8m×24.1m，层4以上楼层平面局部收进成“凸”形平面。
工程采用框架-剪力墙结构，存在平面不规则、扭转不规则、楼板不连续、竖向体型收进等抗震不利因素，为不规则高层建筑，须进行抗震设防专项审查。合理布置剪力墙以减弱结构的不规则程度，缓解竖向刚度突变部位和平面薄弱环节在地震作用下应力和变形的集中程度，对薄弱部分进行中震不屈服分析并采取适当的抗震构造措施，提高结构在强烈地震作用下的抗震性能。
2 结构和构件设计
2.1 结构形式
工程设计利用楼、电梯间设置核心筒，在框架柱内嵌入剪力墙形成框架-剪力墙结构，该结构形式在较好地满足下部商场和上部住宅建筑功能的同时，保证了结构竖向抗侧力构件的连续，具有良好的抗侧刚度和抗扭性能。
2.2 结构平、立面布置
核心筒剪力墙布置时，纵、横向剪力墙力求均匀对称并互为翼墙，并保证筒体角部墙肢的完整性，提高核心筒的抗震性能。通过优化调整建筑物周边剪力墙墙肢长度和厚度，实现结构质量中心和刚度中心的接近或重合，减小结构的扭转效应。
2.3 地下室设计
地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，板厚为180mm，楼面钢筋双层双向配置，配筋率为0.25%。地下层1柱的配筋按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(简称抗规)第6.1.14的规定加强。
2.4 上部结构主要构件设计
(1)剪力墙的设计
核心筒周边和结构剪力墙厚度从下往上分别为350，300，250，200mm，对应的剪力墙端柱及框架柱的截面尺寸分别为700，600，500mm，混凝土强度等级分别为C40，C35，C30。
(2)框架梁、暗梁和次梁的设计
嵌入框架柱之间的剪力墙在楼面位置设暗梁，暗梁宽度为墙宽，高度取墙宽的两倍且不小于600mm，该暗梁参与结构整体计算并按框架梁计算配筋。核心筒区域剪力墙设边框暗梁，宽度为墙宽，高度为墙宽的两倍，该暗梁按抗震构造配筋。
(3)楼板设计
竖向体型突变部位及上下1层的楼板厚度分别为150，130mm，双层双向配筋，配筋率取计算值且不小于0.25%。
3 结构整体计算分析
3.1 结构计算参数
该工程设计使用年限50年，抗震设防烈度为8度、第三组，设计基本地震加速度值0．2g，抗震设防类别为丙类，建筑场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.45s，多遇地震影响系数最大值0.16，罕遇地震影响系数最大值0.9，抗震等级为一级。50年重现期基本风压0.30kN/m2，地面粗糙度B类。楼面恒荷载按实际计算:活荷载卧室、起居室楼面2.0kN/m2，楼梯间及前室3.5kN/m2，电梯机房7.0kN/m2，卫生间2.0kN/m2，厨房2.0kN/m2，阳台2.5kN/m2，上人屋面2.0kN/m2，不上人屋面0.5kN/m2。
3.2 计算结果分析
结构整体分析采用SATWE(2010版)软件。
(1)振型数与周期比
结构计算振型数取15个，X向的有效质量系数98.66%，Y向的有效质量系数99.92%，满足高规第5.1.13规定。
结构第1振型为X向平动，第2振型为Y向平动，第3振型为扭转，T3/T1=0.7761，满足高规第3.4.5规定。前3阶振型周期结果见表1。
表1 SATWE整体分析的振型和周期
(2)风荷载和地震作用下的结构层间位移
风荷载和地震作用下的结构层间位移计算结果见表2，可见结果满足高规第3.7.3条的规定。
表2 风荷载和地震作用下结构层间位移角
(3)总质量和最小剪力系数
结构总质量为15104.859t。X向最小剪力系数5.09%，Y向最小剪力系数5.26%，满足抗规第5.2.5条最小剪力系数≥3.2%的规定。
(4)平面规则性分析
在双向地震作用和考虑偶然偏心的地震作用下最大弹性层间位移和楼层平均层间位移之比的最大值为1.32(X向)，1.16(Y向)，满足抗规第3.4.5条的规定。
(5)竖向规则性分析
结构各层侧向刚度与相邻上一层的侧向刚度比的范围为0.979～1.2833(X向)、1.0～1.3321(Y向)，满足高规第3.5.2条该值不宜小于0.9的要求。结构竖向无薄弱层。底部嵌固层(地下层1)与地上层1侧向刚度比为2.3465(X向)、2.3662(Y向)，满足高规第3.5.2条该值不宜小于1.5的要求。
(6)下、上楼层抗剪承载力之比验算
本工程结构各楼层其上一楼层抗剪承载力与本楼层抗剪承载力的比值范围为0.900～1.340(X向)、0.900～1.330(Y向)，满足高规第3.5.3条关于A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层层间受剪承载力的80%的规定。
(7)结构整体稳定性分析
工程结构X向最小刚重比为10.08，Y向最小刚重比10.09，均大于1.4，建筑的整体稳定性满足高规第5.4.4条的要求。
(8)抗倾覆验算
Mr/Mov计算值见表3，结果满足高规第12.1.7条在重力荷载代表值与水平地震作用标准值作用下，高层建筑基础底面不宜出现零应力区的要求。
表3 Mr/Mov计算值
4 结构的不规则情况和设计措施
4.1 楼板不连续
为提高楼板削弱区域抗震性能，竖向体型突变部位的楼板在该区域的厚度取180mm，其他楼层的板厚在该区域分别增加30mm，该薄弱区域楼板钢筋采用双层双向通长设置，配筋率不小于0.30%。楼板边缘设扁梁，扁梁上部纵筋直锚入楼板内，锚固长度按照抗震要求确定。
4.2 凸凹不规则
本工程层4～21平面凸出长度为11.3m，大于平面突出方向结构总长度(22m)的51.4%，按照高规判别为凸凹不规则。结构设计时对平面尺寸突变位置的楼板厚度和配筋进行加强。
建筑设计规则范文第4篇
关键词:不规则结构,扭转效应,扭转不规则
前言
高层建筑结构设计中,平面布置规则性是必须仔细考虑的因素,由于不规则平面布置结构使其平面质量中心同刚度中心不重合,使结构绕刚心发生扭转,导致同层构件同一方向上产生不同位移,严重时导致结构整体破坏,所以在结构设计中,必须对结构平面布置不规则扭转问题提起足够重视。
一、关于平面不规则结构的定义
1、若干规范关于平面不规则结构的定义
关于结构规则与否的定义及规定,不同国家的标准出发点是不相同的。欧洲规范比较定量地规定了规则结构的指标,如表1所示[3]。美国规范和澳大利亚规范却从相反的角度定义了结构的规则性,即不规则结构的量化指标,如表2所示。
类型 定义
平面
规则
准则 建筑结构在平面内沿两正交方向上侧向刚度和质量分布接近对称
平面轮廓简洁紧凑,即无诸如H,L,X等形状,总的凹角或单一方向凹
入尺寸不超过对应方向建筑总外部平面尺寸的25%
楼板平面内刚度同竖向结构的侧向刚度相比足够大,以致于楼板变形
对竖向结构构件间力的分配影响很小
在采用基底剪力法给出地震力的情况下,加上偶然偏心,任一楼层沿
地震作用方向的位移不超过平均楼层位移的20%
表1规则结构的准则
2、不对称与不规则之间的关系
如前所述,关于不规则结构的定义,目前为止尚无明确严格的定义。但不对称结构较为严格意义上的定义为,结构自由振动的某一振型同时出现平动与扭转振型,即平动与扭转振型耦联,对应的平动振型方向因子及扭转振型方向因子均不为零时,即为不对称结构。从结构分析和设计的要求出发,以对称与不对称结构分类,实际的工程意义似乎不大,因为客观上存在的大量不对称但经过结构布置调整的建筑,其振动特性仍与对称结构类似,可以归入规则结构,而其余的则归入不规则结构。我国规范规定了平面不规则的三种类型,凡符合至少其中任意一条的结构均为不规则结构的范畴。需要指出的是,扭转不规则的定义是在刚性楼盖假定的前提条件下得出的。换句话说,即便是不对称结构, 但由于其不对称性较弱,算得的扭转位移比小于规定值1.2时,仍可归为规则结构。由此可见,不对称结构规则与否,不仅与其形状的对称性强弱有关,而且与其质量分布和刚度分布密切相关。也就是说,结构的对称性是一个综合的概念,包含平面形状的对称,质量、刚度的对称等,这些因素决定了结构的规则性问题。而这正好与前述若干规范关于不规则结构的定义实质是一致的。更为严格或更为科学的说法应该采用规则与不规则的说法,而不是对称、不对称的概念。
非规则类
型和定义 美国规范 澳大利亚规范
扭转非规
则性―――当
横隔板为
非柔性时 当垂直于某轴线结构物一端的最
大层偏移大于结构物二端层偏移
平均的1.2倍时,则应考虑扭转的
非规则性。在计算端最大层偏移
时,要考虑偶然扭矩的影响 当结构的重心与刚心之间
的距离大于沿地震力作用
方向结构尺寸的10%时
则应考虑扭转的非规则性
凹角 结构物的平面外形及其抗倒向力
体系具有凹角,且凹角两边的突出
部分均大于该方向结构物平面尺
寸的15% 同上
横隔板
不连续 横隔板突然不连续或刚度变化,包
括挖去的或开口的面积大于横隔
板毛面积50%或某楼层到相邻层
的横隔板有效刚度的变化大于50% 同上
平面
外分支 侧向力路线不连续,例如,垂直单
元的平面外分支 同上
不平
行的体系 垂直抗侧力单元与抗侧力体系的
主正交轴不平行也不对称 同上
表2结构的平面非规则性
二、关于扭转效应产生的原因分析
1、外来干扰。地震波通过地面时的运动是极其复杂的,各点的周期和相位是不同的。由于地面质点间运动的差别,可使地面的每一部分不仅产生平动分量,而且也产生转动分量,这种转动分量迫使结构产生扭转振动和扭转效应,而不论结构对称与否。
2、建筑结构自身的特性。在一般的结构抗震分析中,通常是将建筑结构简化成平面模型,分别在其两个主轴方向进行计算严格来说,这样的分析方法只适用于质量中心和刚度中心相重合且在一条直线上的四平八稳、庄重对称的建筑结构。而对体型多样化、质量中心和刚度中心不重合的不规则结构显然是不适用的。这主要是因为地震时作用在质量中心的惯性力将对刚度中心产生扭转力矩,迫使结构产生扭转耦联的空间振动。
三、关于扭转效应的控制
1、有关扭转不规则的相关讨论
为了控制结构的扭转效应,我国《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》均规定了结构的位移比限值后者同时还给出了周期比的控制指标。文献[4]指出了规范判别结构扭转不规则的位移比计算方法―――完全平方和的不尽合理之处,相应给出了三种补充计算方法,并通过实例验证了补充方法的可靠性和有效性。文献[5]详细分析了耦联反应及相对偏心距、平动周期与扭振周期的比值对扭转效应的影响,但它采用的是一阶振型,没有考虑高阶振型的影响。文献[6]指出:国内外有关抗震规范均未提到结构各楼层在地震作用下产生的楼层(构件)扭转角度对竖向构件造成扭转所带来的不利影响,也没有提出层间扭转角的限值及如何控制的措施。文中给出了扭转位移比与层间扭转角的关系、楼层扭转角的计算方法、竖向构件的扭矩计算方法以及抗扭计算。文献[7]指出了《规范》及《规程》中关于扭转不规则判别界限存在的问题,提出用楼层转角来反映框架结构及框剪、剪力墙结构的扭转不规则实际状况,并给出了各自作为判别扭转不规则界限的楼层转角值。需要指出的是,文中给出楼层转角界限值时没有考虑楼层层高的变化及剪力墙厚度的变化所带来的影响。
2、扭转效应的控制方法及措施
归结起来,有关扭转不规则的相关条款和控制指标为位移比和周期比及偶然偏心距的考虑。周期比的控制,是从结构的自身性能来考虑,以确保结构具有相当的抗扭刚度。而位移比的规定,是从另一个侧面来反映结构是否规则、对称,结构中的质量刚度是否均匀。规范与规程之所以采用位移比控制指标,主要是由于结构的刚心和质心位置都无法直接定量计算。需要明确的是,单单从位移比来判断结构为扭转规则或扭转不规则是不太合理的,规范规定的控制指标是否合理也的确值得商讨,该结论也从相关文献中可以得出。
建筑设计规则范文第5篇
【关键词】高层建筑；结构设计；不规则；研究；应用
在对建筑工程设计结构形式的过程中，由于受到各种条件的限制，建筑工程无法真正达到规则与堆成的效果。建筑结构的不规则形一般包括局部楼板不连续、平面出现凹凸现象、刚度分布不均等多个方面。因此在建筑工程建设过程中，建筑结构的设计至关重要，设计者必须要从正义出发，通过分析与判断，了解整个结构的不规则区域，在不影响其他因素的基础上编制合理的布置方案，了解其中存在的薄弱环节，最终保证结构设计的合理性与经济性。一般来说，建筑结构的不规则会导致整个工程产生水平方向的偏心测力，最终使建筑出现变形，在维修的过程中也就增加了其工程造价。因此针对不规则性的建筑物，这记者必须要采取有效的措施，尽量保证其规则性与对称性，提高整个建筑结构的性能。
1.我国当前不规则性建筑结构的发展现状
在现代化社会发展中，经济、技术正以惊人的速度不断发展着，建筑行业也在此基础上不断发展，在市场中占据主导地位。随着城市化进程的加快，人们对于建筑工程的要求也越来越高，不仅要求建筑物具有较高的质量，还要求其造型美观。为了满足这一需求，设计者跳出传统的建筑结构设计，在实践工作中不断创新，从而建设出更多令人叹为观止的高层建筑物，这些建筑物具有新颖别致及象征性的特点，并且大多数都属于不规则的建筑物。随着人们生活水平的提高，城市中出现了更多的不规则性建筑结构，已成为城市发展的必然趋势。但是在对这类建筑工程进行设计的过程是极其复杂的过程，其在无形中加大了设计工作的难度。
2.不规则性高层建筑的结构分类
根据高层建筑工程不规则性结构分类，我们可以将其分为两种类型，第一种是不规则性的平面结构，其主要包括建筑局部楼板的不连续性、平面凹凸不规则性等；第二种是不规则的竖向结构，其主要包括竖向刚度的不规则性、承载分布不均匀性、竖向抗侧力不连续性等。
2.1不规则的平面结构
（1）不规则扭转。一般情况下，设计者会根据建筑结构每层楼两端的弹性水平位移来判断结构的不规则扭转。
（2）不规则凹凸。设计者会根据建筑结构的投影方向以及尺寸中数值来判断不规则凹凸，要求建筑结构平面凹进一侧的面积不得小于30%，避免造成建筑在使用过程中变形。
（3）局部楼板的不连续性。设计者会根据建筑结构的平面刚度变化以及楼板面积出现变化的情况来判断高层建筑结构局部楼板的不连续性。
2.2不规则的竖向结构
（1）不规则倾向刚度。设计者会将周边建筑物的上一楼层作为判断依据对本建筑加以判断，要求本建筑物楼层的倾向刚度值小于70%，或者不得超过本建筑物周边三幢建筑物的平均倾向刚度数值的80%左右。
（2）竖向抗侧力构件的不连续性。在本建筑结构的竖直方向上，要求建筑结构中的抗侧力构件需要从水平转换构件转变为垂直传递构件。
（3）楼层承载力的不均匀分布。设计者需要将本楼层的抗侧力部分的收简历进行比较，要求其收件程度低于80%。
（4）楼层质量的不均匀性。设计者需要将其与下一楼层相对比，要求本楼层在设计过程中的质量高于下一楼层质量的1.5倍。
3.不规则建筑设计的应对策略
由一系列相关技术研究证实：建筑物若存在较大不规则性，过大的质量偏心或太弱的扭转刚度在地质灾难中均属于易出现破坏、坍塌事故的建筑物。在建筑物所受到的外力破坏因素中，扭转效应属于特别严重的一种，因而在工程实践中应采取合理措施有效限制建筑物扭转效应，其常用方法如下：（1）对于建筑结构的布置，应尽量避免其平面呈不规则状，或加以严格限制，使建筑结构在一定程度上免于出现偏心过大现象，建筑物结构在此前提下所产生的扭转效应则会更大。（2）针对建筑扭转刚度，应在合理数值范围内促进其最大化，避免其太过薄弱。第一自振周期Tc以扭转为主，第一自振周期T1则以平动为主，而建筑结构所产生的扭转效应大致可依据Tc与T1两者的比值来判定，当Tc与T1两者数值相对较为接近时，在振动耦连状效应的影响下，建筑物扭转效应会产生较为明显的增幅。以下是若干降低建筑物扭转效应的方法。
3.1采取有效措施减小建筑物相对偏心距
在某种程度上，建筑物相对偏心距与建筑物所产生的扭转效应呈线性关系。若要使扭转效应得到合理改善，对楼层位移比作更进一步的降低，则可利用对建筑物平面布置进行调整，促使建筑物刚心与质心两者更为接近。在工程实践中降低建筑物偏心距的方法为：在对结构平面作初步计算以及分析后方可对其不规则性布置进行调整，并充分利用计算结果精确判断出建筑物的质心以及刚心，同时还应在工程实践经验与相关数据支持的前提下，对建筑物结构整体刚度分布加以精确判断，最终对那些与质心之间具有较大距离的抗侧力构件加以适当增减。
3.2对建筑物抗扭刚度比以及抗侧刚度进行调整
建筑物的结构周期比平方值与其扭转效应大致也呈线性关系。因而在建筑物设计过程中，可考虑对建筑结构周期予以适当减小。在剪力墙施工过程中，应尽量于限定范围内对周边剪力墙行增厚或加长处理，对于与刚心之间有着最远距离的剪力墙尤其应予以重视。
3.3增强抗扭构件自身的抗剪力
要使建筑物在强烈地质灾害下仍然保证安全无虞，则不能仅仅依靠对其结构布置进行调整。当建筑物结构整体处于非弹性时状态时，地震作用力则会对建筑结构施以双向水平受力，建筑结构则会随其形态变化而发生偏心。抗扭效应为构件抗剪力的重要制约因素。若将建筑物抗震性能纳入到考虑范围内，则应对构件抗剪性能加以强化，从而能够在强震影响下保证建筑物结构整体仍能处于弹性状态。
3.4防震缝的设置
具有复杂平面形状的建筑物常在工程实践中出现，而受到多方因素限制无法将其设计为结构规则的平面。在此种情况下可将建筑结构利用一定数量的防震缝将分割为若干相对简单的单元，这是很有必要的。例如当邻近建筑物具有较大的基础沉降量时，则可设置抗震缝，同时还可兼作沉降缝。
4.结束语
在建筑工程建设过程中，建筑结构的设计是一大难点工作，尤其是对当前不规则建筑结构的设计。在对其进行设计的过程中，设计者一旦失误就会导致其模板工程、结构的布置以及薄弱环节造成严重的影响。通过上述，本文对其进行了全面的分析，希望能够给相关设计人员提供参考性依据，在设计中保证建筑结构的造型与质量。 [科]
【参考文献】
[1]黎玉婷.浅议高层建筑结构设计的不规则性[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（30）.
