不规则高层建筑结构的抗震研究

胡友红刘佳

摘要:结合实际，对不规则高层建筑结构的抗震内容进行分析，首先论述不规则高层建筑结构的基本内容、其次结合工程实例，对不规则高层建筑结构抗震应用步骤进行分析，希望分析后能够给相关工作人员提供一些参考。

关键词:不规则；高层建筑结构；抗震设计

0前言

当前，随着我国建筑行业的不断发展，在建筑工程发展的过程中，高层建筑得到了快速的发展，高层建筑它在缓解城市用地以及空间利用方面起到的作用很大，同时它也是城市发展水平的重要标志。在高层建筑物中比较出名的是鸟巢、水立方、长城饭店等新颖的建筑，他给城市添加了不一样的色彩。但是由于这些建筑物的形状它是不规则的，因此，在抗震方面对于设计人员提出的要求越来越大，这要求设计人员在遵循相关的规范同时，还需要处理好建筑结构的抗震问题。

1概述

对于传统的高层建筑造型而言，它比较单一、缺乏创新。随着我国城市化建设步伐不断的增加，在人们生活条件得到改善的情况下，对于精神需求以及视觉需求提出的要求越来越高。在高层项目建设过程中，越来越多不规则复杂的结构频频出现，并且成为了建筑发展的趋势。例如深圳的发展中心、上海的希尔顿酒店等等，正是由于独特的造型引起了人们的关注。与此同时具备，高强度地震地区的美国西海岸地区，也出现了不规则形式复杂的高层建筑，从表面上看，这些建筑物体型规则简单，但是由于其抗侧力构件的布置和建筑物存在很大的区别，它不是通过肉眼能够展现出来的，例如国外的一些不规则建筑，从表面上看上去他是给人一种摇摇欲坠的视觉，但是它的设计依据以及力学计算的是具备充分的科学性的。对于普通的建筑工程而言，不规则高层建筑的设计难度比较大，因此在实践过程中需要更多的重视其抗震问题。

2不规则高层建筑结构抗震分析

2.1工程概况

某工程大厦主体结构为地下一层，地上十层，属于多功能，办公楼一体项目，本工程建筑底层高设置为5.7米，二层层高设计为5.3米，鞋面最高处为50米，整体占地面积为3万平方米。本工程采用的主体结构是剪力墙框架体系，设置抗震等级为三级，屋面采用的是现浇钢筋混凝土梁板结构。

2.2工程结构抗震设计

(1)设计参数。在本工程设计过程中，采用设计使用为50年的要求进行设计，并且建筑结构安全等级设置为二级抗震，防裂强度为6度。

(2)结构设计特点。

由于本工程具备不规则特点，因此在结构设计过程中，需要对结构的特点进行把握。对于本项目过程中，其平面属于U型，并且狭长，楼层具备较强的弹性水平以及位于情况，因此在过两段弹性设计上需要为1.2到1.5倍。同时在二三层结构上，需要按照其形状，按照我国的相关规范，进行相关的设计，由于其具备不规则特点，因此在该建筑主体结构设计上，需要从主体的平面以及纵向不规则层面进行考虑。

(3)设计具体措施。按照抗震设计的要求，以及本工程的实际情况，在进行抗震设计过程中，可以从以下几个方面进行着手，以提高整体抗震性能。

①在对结构设计时，设计人员可以通过利用可原理论作为构造墙元模型，并且采用广义协调墙元模型对结构进行研究，通过该模型的建造，能够帮助设计人员能够直观的了解到，整体结构的内容从而对细节进行处理。

②对建筑的钢筋位置质心、刚心位置调整，同时在底部1到3层之间使用，增加剪力墙的方式，对整体的厚度进行处理，以保证建筑质心与刚心之间能够接近。

③在设计过程中，需要在U型平面的底部，将相应的剪力墙数量增加.同时将转换位移控制在1.5之内。对于三层以上南立面的外倾，在设计过程中需要全面的做好外倾柱和梁柱荷载的计算，并且在计算之后保证外清楚能够，与结构墙产生最大的压力。

在设计过程中，需要将多层框架结构采用单跨式的方式设计，由于该方式能够全面提高工程的抗震性能性，因此需要特别注意，另外在设计过程中，由于框架柱倾斜弯距大于50%英尺，框架的抗震等级可以设置为三级。

2.3关键结构设计分析

(1)上部结构斜柱、斜框架设计。在设计过程中进行平面框架计算时，由于存在倾斜柱，这就导致原则框架梁方向会出现相应的走向应力，因此在设计过程中，应力的控制需要设置两根支柱，并且通过软件对相关的结构内容进行计算。

在对前者计算的过程中，需要对自身框架受力变形的大小进行考虑，同时在内力较大的时候，将计算出来的结果投入到设计当中，从而能够将安全性以及稳定性提高。

本工程在空间模型之中，由于存在很大的平面刚度楼板，这就导致各个框架之间产生相互的作用，对分布的水平应力产生影响，因此需要对其重新进行分布处理。

(2)抗倾覆设计。

在设计过程中，通过相关研究可知，本项目从三层开始U型形态。并且整体结构在通过倾斜框架后倾斜了九度，同时从五层开始该平面由45度角开始向外收缩。由于结构出现了像上外移的情况，在一定的程度上增加了倾覆力，所以，为了全面的将抗震设计水平提高，在实践过程中可以采取以下的措施进行控制。

第一，需要对上部结构的拉结，以及倾向框架，抗震构造进行强化，并且在设计过程中对各方面产生的影响因素进行考虑，以保证金协助能够处于协调的状态。

第二，做好上下层的连接控制，通过45度的斜屋面，将携相框结构构架结合，保证主体结构之间能处于上下连接的状态，以达到建筑结构受力的效果。

第三点需要做好上部结构抗倾覆钙的平衡点控制，在设计过程中，需要做好新协力的整体计算，在全面的了解倾斜力度，结构产生的影响基础上，做好地下室顶板的整体配筋以及相关的处理调整。

2.4斜柱根部节点有限元分析

本项目在设计过程中，由于三层倾斜柱和落地框架柱出现重叠的情况，并且是澄清协助和原框架的柱根重叠为20厘米，因此为了能够提高倾斜柱根部的安全稳定状态，在设计过程中需要结合受压部位的特点，使用ANSYS软件，按照实际的情况建模，并且对，活载与风载荷在进行相关的优化，以保证工程抗震设计能够达到相关的要求。

在进行有限元分析的过程中，框架重叠位置混凝土压力较大，最高能处于13.3mba压力值，并且一些其他的部位能够达到15.7MPa，与设计规范相符，同时在施工图设计过程中，按照实际面积的情况对构造进行设置，适当的对普京进行加密，这对提高建筑工程抗震能力有着很重要的作用，同时通过该方式的应用，能够切实的提高构件的安全性，可靠性，保证项目在使用之后能够发挥自身的功能。

在不规则高层建筑结构抗震设计过程中，抗震设计，它是一项综合性的内容，在设计时不许你需要对宏观因素进行考虑，同时还需要做好细微因素的分析，以保证建筑结构抗震设计满足设定目标。

3结论

总而言之，在城市发展过程中，不规则高层建筑，它能够体现出现代建筑水平的标志，同时还能够通过自身独特的形状，将现代人们审美需求的要求满足，值得注意的是，在进行不规则高层建筑设计过程中，需要做好抗震设计，由于不规则建筑设计和一般的建筑物不同，他在抗震设计内容中要求的因素比较多，因此为了能够全面的提高不规则高层建筑结构的抗震性能，在实践过程中需要对剪力墙的布置内容进行考虑，同时还需要做平面设计的工作保证整体结构的扭距能够控制在一定的范围内，从而保证不规则高层建筑结构设计的抗震水平满足实际要求。

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