不规则高层建筑结构设计中应采取的措施研究

ｌ ２层 平 面 图
３ －８层 平 面 图
图 １ 质量 不规则 类型图
设置连 接梁或 连接 板 ，连 接梁 宜宽 扁放置并 增 多配筋 ，连接梁和 连接板最好每 层设置 。 抗震 设计 时 ，当建筑 平面 形状复 杂而 又 无法调 整其平 面形状 和结 构布 置使之成 为较 规 则的 结构 时 ，宜 设置 防震缝 将其划 分为较 简单的 几个结 构单 元。这 一点 在结构 的方案 设计时有非 常重要的指导 意义 。 抗震缝 两 侧结 构体 系不 同时 ，抗 震缝 宽 度按不 利的体 系考 虑 ，并按较 低一侧 的高 度 计算确定缝宽 。 抗震缝应沿房 屋全 高设置 ， 基 础及地 下室可 不设 置抗震 缝 ，但抗震 缝处应 加 强构 造和连 接 ， 当相 邻结构 的基础 存在较 大沉降时 ，宜加大抗 震缝的宽 度。８、９度框 架房 屋抗震缝 两侧 结构 高度 、刚度 或层高 相 差较大时 ， 可在缝两侧房 屋的尽 端沿全高设置 垂直于 抗震缝 的抗 震墙 ，每 一侧抗震 墙的数 量不应少于两道 ， 宜分 别对称 布置 ， 墙肢 的长 度可不 大干 一个柱 距框架 和抗 震墙的 内力应 按考虑 和不 考虑抗 震墙 两种情 况分 别进行分 析， 并按 不利情况取值 。 抗震墙在抗震墙一端 的边柱箍 筋应沿房 屋全高加密 。 历次震 害表明 ； 构刚度沿竖 向突变 、外 结 形外挑 内收 等 ，都会 产生变 形在某 些楼 层的 过分集 中， 出现严重震 害甚 至倒塌。所以设计 中应力要求 自下而 上刚度逐渐 、 均匀减少 、 提 型均 匀不突变 。１ ９ 年 日本阪神地震 中 ，大 ９５ 阪和 神 户市不少 建筑物 产生 中部楼 层严重 破 坏的 现象 ，其 中一个 原 因就 是结构 刚度在 中 部楼 层产 生突变 。有 些是柱 截面尺 寸和混 凝 土 强度在 中部楼 层突 然减小 ，有些是 由于使 用要 求而 剪力墙 在 中部 突然 取消 ，这些 都 引 发楼 层刚度的 突变而产 生严重震害 。 由此 町见 ，结构 的不规 则拥 有非常 广泛 的 内容 ，象斜 向抗侧 力结构 不对称结 构等 均 属于不规 则结构。而 《 建筑 抗震设计规范》中 所规 定的 只是 主要的 几种类 型 。这里需 特别 指 出的 是质量不规则类型 ，如图 ｌ 。该工程从 结构 平面 的形式 来看 ，属于 对称 、规则 的结 构 ，但其第 二层的有效质量 为 ８ ７ ．ｔ ７ ８ ９ ，第三 层的 有效质量为 ｌ ０ ． ｔ ４ ８ ５ ，二者之 比为 ６．３ ２， 远远大 干 １ ０ ５ ％，因此该结构 应属于 竖向不规 则。 关于 质量 不规 则的类型在 《 建筑抗震设计 规范》的条文说 明中也 有相关的阐述 ， 希望能 够 引起 广大设 计人 员的注意 。 另 外 还 需 要 指 出 ， 《 筑 抗 震 设计 规 建 范》第 ３ ４ ２条及第 ３ ４ ３的条文说 明中规 ．． ．． 定 ，对于结 构扭 转不规 则按 刚性楼 盖计算 最 大 层 间 位移 与其 平 均 值 的 比 ，这 与 美 国的 ＵＢ ｃ和 Ｉ ｃ规范规 定的相同 。当结构平面形 Ｂ 式不满 足刚性 楼板 假定 ，需 要定 义弹性楼 板 假定时 ，位移Ｉ ￣何计 算规 范没有 说明 。笔 ： ｕ ｇ 者认 为 ，《 建筑 抗 震设 计规 范 》提 出 对位 移
一
限制 建筑 结构 的扭转 刚 度不能 太弱 。关 键 是限制扭转 为主的第一 自 周期 Ｔ 与平 动 振 ｃ 为丰的第一 自振周期 Ｔ 之 比。当两者接 近时 ， ｌ 由于振 动耦 连的影 响 ，结构 的扭转 效应 明显 增大。 目前 在 工程设 计 中应用 的 多数 计算 分析 方法和 计算 方法 ，都假 定楼板 在平 面 内不变 形， 平面 内刚度无限大 ，这对于大 多数工程来 晚是可以接受的 。但是 当楼 板有大的 凹入 ，大 的开洞时 ， 楼板 在平面 内消弱过大 、楼板产生 显着的变形 ，这时刚性楼 板的假定不再适 用 ， 要 采用 考虑 楼板变 形影 响的计 算方 法和 相应 的 计算 程序 。考虑 楼板 的实 际刚 度可以 采用 将 楼板 等效 为受弯 水平 梁的简 化方 法 ，也 可 以将楼 板划 分为单 元后 采用有 限元 法进 行计 算。 中国建 筑科学研 究院 ＰＫＰ 工程部研制 Ｍ 的Ｓ ＡＴｗＥ软件 可以考虑柔性楼板 的假 定。当 楼板 平面过 干狭长 、有较大 的 凹入和开 涧而 使楼扳 有过 大消弱 时 ，应在 设计 中考虑 楼板 变形 产生的 不利影 响 。楼板 四人 和开洞 尺 寸 不宜 人于楼 面宽 度的一 半 ，楼 板开洞总 面 积 不 宜 超 过 楼 面 面 积 ３％ ； 扣 除 凹入 和 开 洞 后 ， ０ 在 楼板在 仟一方 向的最 小静宽 度不宜 小于 ５ ， ｍ 且开洞 后每 一边的楼 板静宽 度不应小于 ２ ｍ。 角部重 迭和 细腰的 平面 图 形 ，在 中央 部 位形成狭窄部 分， 在地 震中容易产生震 害 ， 尤 其存 四角部 位 ，因为应力集 中易使楼 板开裂 、 破坏 。这些部位应采 用加 大楼板厚度 ，增加 楼 板配筋 ，设置集 中配筋的 边梁 ，配筋 ４ 度斜 ５ 向钢 筋等加强 措施 。 高 层住 宅建筑 常 采用 井字 形平面 等 ，以 利于通风采 光 ， 而将 楼梯 『 、电梯 问集 中布置 日 】 于 中央部位 。当中央 部位楼 电梯 间使楼 板过 分消 弱时 ，此时 应将 楼 点梯 间周边 的剩余 楼 板加厚 ， 并加强 配筋 。外伸部 分形成的 四槽 宜
摘 要： 建筑结 构的不规 则 ，对结构设 计提 出 了严 峻的挑 战。 本文结 合笔者 多年 的实 际工作 经验 ，给 出了不规 则高层建 筑结构 设计 中 的若干 意 见和 建 议 。 关键词 ： 高层建筑 结构设计 不规 则 中图分类号 ： ＴＵ７ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２ ７ ｌ２ ０ ） ｌａ ０ ５ ０ １ ７ —３ ９ （０ ６ ｌ （） ０ ２ ２
１高层建筑结构对称性 均匀性 的主要体 现
高 层建筑主 体抗侧 力结 构沿 两个 主轴方 向的刚度比较 接近 、 变形特性比较相似 。 这是 因为 实际的 高层建筑 结构都 是三维 空 间 ，实 际的地震荷栽 ．风荷 载都具有任意的 方向性 ； 高层建 筑主体抗 侧 力结构两 个主轴 方 向的刚 度比较 均匀 ，就是具 有 比较 良好 的抗震 抗风 性能 。 高 层建 筑主 体抗 侧 力 结构 沿 竖 向断 面 、 构成变化比较 均匀 、 不要突变。 里主要是指 这 主题结 构的 剪切 刚 度不要突 变 。这种均 匀 的 高层建 筑可 以避 免 因薄 弱层 的破坏 而 引起 的 结构 整体破坏 ，尤 以强震 区的高 层建筑 结构
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筑 科 学
不规则 高层建筑结构设 计 中应采取 的措施研 究
王 唯赜 ’ 杨淑梅 （ 上海 申标建筑设计有限公 司 上海 ２ ０ ３ ； ２ １ ０ ２３ 佳木斯市建筑设计研究 院上海分院 上海 ２ ０ ３ ） ０ ２ ３
的破坏 。
２不规则高层建筑结构设计 中应采取的措 施研究
国内 、国外历 次大地 震震 害表 明 ，平 面 不规 则 、质量与 刚度偏 心和抗 扭转 刚度太 弱 的建筑结构 ，在地震 中受到严重 的破坏。国内 些振 动 台模型试 验结 果表 明 ，扭 转效应 会 导致 建筑结 构的严 重破 坏。 对建筑 结构 的扭 转效 应需从以下 两个方面 加以限制 ： 限制建筑 结构 平面 布置 的不规 则性 ，避 免产 生过大 的偏心 而导致 结构 产生较 大的 扭
特别注意。
转 效应。
高 层建 筑主 体抗 侧 力结 构的 平面 布 置 ， 应注 意同一 主体方 向各片抗 侧 力结构刚 度尽 量均匀 ， 应避 免在 主体结构布置中某一 、 片 二 刚度特 别大而 延性 较差的结构 。 高 层建筑 主体抗 侧 力结 构 的水平布 置还 应注意 中央核心与 周边结构的刚度协调 均匀 ， 保证主 体结 构具 有较 好的抗 扭 刚度 ，以避 免 高层 建筑物 在地震 荷载或 风荷载 的扭矩 作用 下产生 过大 的扭转 变形而结 构或 非结构 构件