不规则建筑对结构的影响

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  现代建筑通常为了追求造型、功能和立面外观导致建筑平面和竖向极端不规则,此类建筑对结构的抗震性能影响大,导致建筑安全性降低,建设成本提高。因此,建筑在考虑立面效果和平面凹凸感的同时,也要考虑建筑立面的规则性。
  一、建筑物平面布置的规定:
  民用建筑中对建筑物平面布置的要求为功能齐全,布局合理,平面布置灵活。民用建筑设计通则(GB 50352—2005)中提到建筑物平面设计时,平面布置应根据建筑的使用性质、功能、工艺要求;合理布局;平面布置的柱网、开间、进深等定位轴线尺寸,应符合现行国家标准《建筑模数协调统一标准》GBJ 2等有关标准的规定;根据使用功能;应使大多数房间或重要房间布置在有良好日照、采光、通风和景观的部位;对有私密性要求的房间;应防止视线干扰;平面布置宜具有一定的灵活性;地震区的建筑,平面布置宜规整,不宜错层。
  二、不规则建筑的定义和各种形式:
  不规则建筑包括:平面不规则、竖向不规则和平面竖向均不规则等三种形式。其中,平面不规则可以从建筑平面上可以分析出来,而竖向不规则只能从结构计算中得出。建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)中提到平面不规则主要类型包括扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续;竖向不规则主要类型包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。其中,扭转不规则为在规定水平力作用下楼层最大弹性水平位移(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。凹凸不规则为平面凹进的尺寸大于相应投影方向总尺寸的30%。楼板局部不连续为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。侧向刚度不规则为该层的侧向刚度小于上一层的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为竖向抗侧力构件(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。楼层承载力突变为抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。
  三、使用者对建筑物使用的要求:
  一般建筑物的使用者对建筑要求:建筑平面布置合理,视野开阔无遮挡,通风采光好,有大阳台或大露台,房间私密性好,公共空间占用面积小,可变空间面积大(方便改造),布置灵活,外立面造型独特,用色协调,有凹凸感,进退得益,高低错落,形式丰富。
  四、开发商对建筑设计的要求:
  一般开发商为了实现楼盘的商业价值,为满足消费者的需求对建筑平面的要求更为严格。
  五、建筑实例:
  我曾设计过一个工程,重庆力帆乘用车有限公司力帆汽车零部件出口基地项目倒班宿舍就是一个极端异型的建筑,建筑形态如图示:
  建筑层数为地上六层,地下一层,层高为负一层4.5米,一层5.1米,二~六层3.6米,在计算过程中由于周期比、位移比等各项指标均达到了《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010的要求,就整体建的一个模型,但是在送审图公司审查时,审图的老师提出根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010 3.4.3条规定该建筑为平面不规则项目,且竖向不规则,必须建弹性模进行整体计算,通过PKPM的反复计算,周期比由之前的0.795减少到0.667,扭转增大,位移比到达1.5,底层为薄弱层,对抗震很不利,还做了很多构造加强措施,才通过审图。最后,通过经济指标比对,配筋率增加了35%。
  六、结论:
  不规则建筑对结构的计算有着显著的影响,导致抗震性直接降低,希望,建筑的美观不要只是利用平面的异型来体现,可以通过新颖的色彩,建筑规划的整体布局和立面线条来体现建筑的风格,这样也能达到美观的效果,相信这样更能体现建筑的经济性。
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