出阶段下建筑结构设计的抗扭要点

【摘 要】加强结构的抗扭度是当今建筑行业尤为关注的焦点.如今对房屋的结构要求越来越高.建筑物的结构受到很多方面影响,例如平移和剪切的作用等.如果房屋结构出现扭转,那么后果是十分严重,会出现房屋倒塌的实事件.近几年来,房屋倒塌事件受到高度重视.本文对引起结构扭转的因素做出了分析,而且对我国高层建筑设计中,对优化抗扭设计要点做出了全面的分析.

【关 键 词】抗扭设计；结构设计；结构扭转；扭转措施

引言

人们对建筑功能以及美观程度的要求不断的提高.我国出现了许多不规则的建筑,因为这样满足人们的审美,立体化多形体建筑,以及结构不对称的建筑层出不穷.但这些建筑抗扭程度较差,在一些外力作用下,极易坍塌,比如受到地震的影响,这些建筑就会遭到严重的损坏.因此我们就要对建筑的结构设计给予高度重视,在抗扭方面提出更高的要求.因此要分析出建筑结构设计的抗扭要点.

1.引起结构扭转的因素

扭转是造成高层建筑结构破环的主要原因,一旦建筑物出现扭转,就会出现安全性问题,严重的会出现坍塌,因此要对建筑的扭转效应高度重视,要加大力度加强建筑结构的扭转刚度和性能,来减小建筑结构损害的程度,要采取一定的措施,在建筑结构设计中也要有所体现.

1.1建筑结构扭转振动原因

1.1.1外来干扰

地震时由于剧烈运动,使得地面质量间具有运动的差异性,产生平动分量和转动分量,后者使建筑结构强制性的发生了扭转.地震的观测工作是一项极其复杂的任务,工作条件也是极其复杂.目前我国的扭转分量的理论和方法还尚未成熟,面临的一些实际性问题还为能够得到解决.

1.1.2建筑结构本身因素

建筑业要求建筑物质量过关的同时,符合时代的步伐,达到人们的审美标准且必须是绿色建筑.这些因素都要在设计中综合的体现出来.在建筑物中建筑的结构本身也会对扭转产生影响.建筑自身的刚度以及质量都会导致建筑物在地震作用的结构下发生扭转,还有其他复杂因素的影响,也会引起结构的扭转振动影响刚度是否均匀的主要因素是剪力墙的布置,剪力墙就是建筑物的承重墙,剪力墙的布置必须满足建筑平面布置以及结构布置的要求.

1.2建筑结构的平面和立面布置

1.2.1平面布置

地震区的高层建筑,最好采用圆形、方形或矩形平面,椭圆形、扇形、正六边形、正八边形也可以采用.虽然三角形平面看起来也比较简单和对称,但它并非沿主轴方向都对称,地震时也易产生较强的扭转振动,所以地震区高层建筑的现状尽量避免采用三角形.此外,带有较长翼缘的L形、U形、H形、T形、十字形、Y形平面也不宜采用,因为此类平面在地震时容易发生差异侧移而使震害加重.

1.2.2立面布置

高层建筑应该采用均匀度几何图形,例如方形和梯形,不适合采用不规则的立面形状,因为不规则的形状会对建筑物的质量以及刚度产生影响,会导致建筑物变形破坏建筑物本身.建筑物的质量,刚度和强度一定要合理性的设计,符合抗震涉及到原则.

它的上部质量大而下部质量小,使得重心偏高,增加了倾覆力矩；上部刚度大而下部刚度小,相对增大了底层的薄弱程度.许多大底盘高层建筑,在低层裙房与高层主楼相连处容易引起刚度突变,使主楼底部楼层变成相对柔弱的楼层,容易在地震中因塑性变形集中效应而导致严重破坏.

2.结构扭转的性质

高层建筑结构在地震荷载作用发生扭转破坏时,会加大建筑抗推刚度较弱的一侧的位移,并使其剪力增加,破坏程度加重,如果建筑的每层平面布置不尽相同,有些柱子上、下错位或形状和长边方向改变,这样可能造成地震时底层柱折断而导致上层整体塌落.当结构平面形状不规则时,产生破坏时交叉斜裂缝的宽度可达100mm.对单一受扭构件的破坏的研究表明,少筋及超筋构件以脆性形式破坏,而且破坏是突发性的,没有明显塑性变形,而适筋受扭构件以延性形式破坏,破坏具有明显的塑性变形过程.

3.结构扭转的计算方法

对高层建筑结构的扭转计算,可采用近似等效的方法,检测设楼盖平面内刚度无限大,将质量集中到各层楼板平面上,则可串联刚片系作为扭转耦联振动时结构的计算简图.

4.结构扭转设计控制方法及措施

影响建筑扭转的因素有许多,例如建筑物设计时计算出现误差,以及建筑物刚度和质量不对称,扭转的材料的脆性较弱等等,这些都会对建筑物出现扭转问题带来不利影响.在实际建筑设计中,应该具有专业精神,从多方面综合分析建筑扭转问题,尽量减少这种问题的出现.即使出现了问题,也要及时的解决,分析抗扭要点,采取相应措施来减小扭转,在设计结构上应改善结构扭转效应.分析结构扭转机理,以及分析高层建筑结构设计中扭转效应的控制措施.

4.1改善扭转效应

我国对建筑工程的安全性十分的重视,一批一批建筑的兴起,决定着建筑工程质量的重要性.建筑市场越来越规范化,国际化,分析建筑抗扭要点有着举足轻重的作用.在社会主义经济体系下,人们的经济快速增长,生活质量明显得到提升,因此,各类型建筑出现在人们视野中,对其美观程度也十分注重.在建筑中就出现不规则建筑来吸引人们眼球,这种不规则建筑抗扭性能较差,对外界抗压能力也较差,容易出现损害甚至是坍塌,对人们的安全造成威胁.建筑的扭转得综合考虑原因,还有许多原因,同时制约着抗扭转性.这就要求相关工作人员要对扭转效应及时改善,总体来说,就是要做到削弱中间,加强两边这样的措施.具体的可以参照以下的几个方面进行分析,从而改善扭转的效应.

（1）在设计时,结构平面的布置要尽量使用平面刚度均匀分散以及对称的规则,遵循这些规则,做到在实际工程中不与设计方案偏离太大,具有良好的整体性.平面刚度是否均匀是地震是否造成扭转破坏的主要愿原因.

（2）建筑的立面形状应规则,竖向抗侧力构件的材料强度和形状尺寸从上到下应逐渐增加,避免其刚度和承载力突变.

（3）增加远离质心处的剪力墙厚度,尽量使刚心接近质心,减小偏心率.

（4）平面凹凸不规则处应加拉梁或增设拉接楼板.

4.2抗扭措施

（1）根据建筑物的具体情况来分析,针对薄弱点进行抗扭转措施来较少对建筑物的震害,根据建筑物的高度来选择结构的具体类型.

（2）剪力墙具有较强的承重能力,因此要使剪力墙基础具有良好的整体性和刚度,以及具有良好的空间作用,剪力墙的布置是比较关键的,必须满足建筑平面布置和结构布置的要求.

（3）框架结构和框架-剪力墙结构中,梁中线与柱中线、柱中线与剪力墙中线之间的偏心距不宜过大,并且框架和剪力墙均应双向设置.

（4）剪力墙的设置宜贯通房屋全高,其横向与纵向墙体应相连；较长房屋中的纵向剪力墙不宜设置在端开间,应设置在墙面不需开大洞口的位置,剪力墙上的洞口宜上下对齐.

（5）调整后的框架的角柱的剪力设计值和组合弯矩设计值还应乘以一个增大系数,并且其值不小于1.1.

（6）一级剪力墙的底部加强部位及以上一层的截面组合的弯矩设计值,应采用墙肢底部截面组合弯矩设计值,而其余部位设计值应乘以增大系数1.2.

（7）各级剪力墙底部加强部位的截面剪力墙设计值均应乘以相应的增大系数,一、二、的增大系数分别为1.6、1.4、1.2.

5.结束语

最近几年来,地震频繁发生,那么建筑物的损害十分严重,其中扭转效应是建筑物遭受损害的其中一个重要因素.就按住人员在对建筑物进行综合性设计时,一定要把扭转问题参考进去,提高建筑的抗扭性能,要把扭转效应重视起来,熟悉扭转产生的原因以及各方面影响的因素.根据建筑物的具体情况,进行设计分析,做好建筑结构的抗扭措施,使建筑能够延长寿命,保障人民的生命及其财产安全.