浅谈结构设计规范中对建筑形体规则性的一些认识.doc

1、浅谈结构设计规范中对建筑形体规则性的一些认识摘要：近年来，我国城市建筑的高度越来越高，立面形状越来越复杂，平面形状也多种多样，这些都给结构设计带来了很大的挑战。而合理的建筑形体和布置在抗震设计中是至关重要的。 关键词：结构设计；建筑形体；规则性。 中图分类号： TU8 文献标识码： A 引言 针对现今建筑物平立面的复杂程度，为了能快速的选取合理的结构形式，并准确的建立力学模型，我们就必要对建筑形体的规则性，有一个比较深的认识。本文以结构设计规范为依据并结合一定的工程经验，阐述建筑形体的规则性在结构设计中的重要性、并对规则性判别及针对不规则建筑采取的加强措施作了一些总结。 1建筑形体规则性重要性

2、： 建筑抗震设计规范规定“建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性” 。建筑形体是指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。规则建筑是指平面和立面简单，抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀，平面布置基本对称。即在平立面、竖向剖面或抗侧力体系上，没有明显的、实质的不连续或突变。故“规则性”是诸多因素的综合要求。 建筑物平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能和经济合理性影响很大。 首先规则的建筑抗震性能比较好。震害统计表明，简单、对称的建筑在地震时较不容易破坏。对称的结构因传力路径清晰直接也容易估计其地震时反应，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。 其次规则的建筑(尤其是规则的高层建

3、筑)有良好的经济性。根据工程经验，较规则建筑物的周期比、位移比等结构的整体控制指标很容易满足规范要求。同时由于地震力在各榀抗侧力构件之间的分配比较均匀，从而使各结构构件的配筋大小适中，使成本控制在一个合理的范围内。相反不规则结构则会出现扭转效应明显、局部出现薄弱部位等情况，应根据规范对结构进行内力调整并采取有效的抗震构造措施进行加强处理。从而使得内力变大，计算配筋变大，局部抗震构造更加繁锁。从而使工程造价有较大幅度的增加。 综上所述，建筑形体的规则性对结构设计而言至关重要。 2建筑形体规则性的判别： 建筑形体规则性的判别在建筑抗震设计规范和高层建筑混凝土结构技术规程中都作了一些定量的规定。而两

4、本规范在具体条文上又有一定差异。本文对照两本规范相关条文，对规则性判别进行汇总，如下表： 建筑抗震设计规范 高层建筑混凝土结构技术规程 不规则性判断 平 面 不 规 则 凹凸不规则： 平面凹进的尺寸，大于相应投影方向的 30% 1.平面简单、规则、对称、减少偏心 2L/m、l/Bmax、l/b 进行限制 3 不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形 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（错层面积大于该层面积的 30%） 有效楼板宽度不宜小于该层楼面宽度的 50%；楼板开洞总面积

5、不宜超过楼面面积的 30%，在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于 5 米，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于 2 米。 应同时满足： L20.5L1a1+a20.5L2 a1+a25ma12m， a22mA 洞0.3A 楼面 扭转不规则： 在规定水平力作用下，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 在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.5 倍；B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第 10 章所指

6、的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍，不应大于该楼层平均值的 1.4 倍。 结构扭转为主的第一自振周期 Tt 与平动为主的第一自振周期 T1 之比，A 级高度高层建筑不应大于 0.9，B 级高度高层建筑，混合结构高层建筑及本规程第 10 章所指的复杂高层建筑不应大于 0.85。 竖 向 不 规 则 侧向刚度不规则： Ki0.7Ki+1 Ki0.8（Ki+1+ Ki+2+ Ki+3）/3 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一下层的 25% 框架结构：ri0.7ri+1，ri0.8(ri+1+ ri+2+ ri+3）/3 框-剪、剪力墙、筒体结构： ri0.9ri+1

7、 当 hi1.5hi+1 则 ri1.1ri+1 对底部嵌固层：则 ri1.5ri+1 当 H1/H0.2 时：B1/B1.1B，a4m 竖向抗侧力构件不连续： 竖向抗侧力构件的内力由水平转换构件向下传递 结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通 楼层承载力突变： Qi0.8Qi+1 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上层的 80% A 级高度：层间受剪承载力不宜小于相邻上一层受剪承载力的 80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的 65% B 级高度：层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%； 楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的 1.5 倍。 通过上表可以看出，规

8、则性判别主要从“扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续、侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变”六种不规则类型作了一些定量的参考界限。相对于建筑抗震设计规范而言， 高层建筑混凝土结构技术规程在具体规定上更加严格，个别条款更加细化。 根据不规则类型的数量及其不规则程度，又把不规则分为：不规则、特别不规则和严重不规则三个等级。 3不规则性建筑加强措施： 建筑形体及其构件布置不规则时，应对地震作用计算和内力进行一定调整，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。见下表: 建筑抗震设计规范 高层建筑混凝土结构技术规程 加强措施 平面不规则 扭转不规则： 位移比1.5（宜） 当最大位移远小于规范

9、限值时，可适当放宽 A 级高度：位移比1.5（应）B 级高度：位移比1.4（应） A 级高度：Tt/T10.9（应）B 级高度：Tt/T10.85（应） 凹凸不规则或楼板局部不连续： 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 当楼板平面比较狭长、有较大的凹入或开洞时，应在设计中考虑其对结构产生的不利影响（考虑楼板变形影响） ，对凹入或洞口的大小加以限制。 艹字形、井字形等外伸长度较大的建筑，当中央部分楼板有较大削弱时，应加强楼板以及连接部位墙体的构造措施，必要时还可在外伸段凹槽处设置连接梁或连接板。 楼板开大洞削弱后，宜采取以下措施： 加厚洞

10、口附近楼板，提高楼板的配筋率，采用双层双向配筋； 洞口边缘设置边梁、暗梁； 在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。 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位移比，对扭转较大的部位应采用局部的内力增大系数 抗震设计时，高层建筑宜调整平面形状和结构布置，避免设防震缝。体型复杂、平立面不规则的建筑，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。 竖向不规则 竖向抗侧力构件不连续： 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 1.252.0 的增大系数 不宜采用同一楼层刚度和承载力变化同时不满足本规程第 3.5.

11、2 条（侧向刚度不规则）和3.5.3 条（楼层承载力突变）规定的高层建筑结构。 侧向刚度变化、承载力变化、竖向抗侧力构件连续性不符合本规程第 3.5.2 条（侧向刚度不规则）和 3.5.3 条（楼层承载力突变） 、3.5.4条（竖向抗侧力构件不连续）要求的楼层，其对应于地震作用标准值的剪力应乘以 1.25 的增大系数。 结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，宜进行弹性或弹塑性时程分析补充计算并采取有效的构造措施。 措施：柱子箍筋全长加密配置，大跨度屋面构件要考虑竖向地震产生的不利影响。 侧向刚度不规则： 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 楼层承载力突变： 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% 总而言之，建筑形体的规则性在抗震的概念设计中至关重要。对抗震性能和经济合理性影响很大。因此，进行设计时，应首先判别结构的规则性，并根据建筑物的不规则程度区别对待：对于不规则结构应按规范规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；而对于严重不规则的建筑不应采用。 参考文献 1 多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造.李国胜.著 2 建筑抗震设计规范疑问解答.王亚勇.戴国莹.著 3 建筑抗震设计规范 GB50011-2010 4 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010