不規(guī)則復雜結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀

摘要：隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平逐漸提高，尤其是近些年房地產(chǎn)業(yè)繁榮，人們的審美觀點越來越多元化，人們對建筑功能和建筑美學的要求不斷提高，不斷打破傳統(tǒng)規(guī)則建筑，體型復雜的建筑在世界的各大城市逐漸增多，尤其近些年高新科技不斷在建筑領(lǐng)域中的廣泛應用，同樣為現(xiàn)代多樣化復雜結(jié)構(gòu)提供了更大的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：不規(guī)則；復雜結(jié)構(gòu)；研究

1、引言

體型復雜建筑陸續(xù)的出現(xiàn)主要有以下幾個原因：第一，以往火柴盒式的建筑外形單一，單調(diào)乏味，而現(xiàn)代人們物質(zhì)生活的豐富，不再滿足建筑結(jié)構(gòu)單一的形式，美觀的建筑形式可以給人們帶來好心情，在一定程度上可以給人帶來好的精神狀態(tài)。第二，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)功能的多樣化。隨著社會的進步，人們對建筑結(jié)構(gòu)的功能需求也是越來越多，使用功能的不斷增多，使我們對建筑結(jié)構(gòu)的平面和立面有了更高的要求。第三，土地面積是有限的，世界人口不斷增加，尤其中國是人口大國，從合理充分的利用土地方面來將，結(jié)構(gòu)形狀的多樣化在某種程度上能夠節(jié)約土地的使用面積。現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)體型復雜多樣化已經(jīng)逐漸成為建筑發(fā)展的新趨勢。

2、不規(guī)則復雜結(jié)構(gòu)的定義

結(jié)構(gòu)的平面布置和立面體型；結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和質(zhì)量沿高度分布；樓層承載力。以此為依據(jù)，我國《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）對不規(guī)則的定義如下：

另外《建筑工程抗震性態(tài)設計通則》和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》也對結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性做出了相應的規(guī)定。

3、國內(nèi)外復雜結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)從一出世就引起了建筑行業(yè)翻天覆地的變化，至今為止有150多年的歷史，從開始的單一結(jié)構(gòu)發(fā)展到現(xiàn)在以復雜多樣化結(jié)構(gòu)為主題。國外發(fā)達國家的體型復雜結(jié)構(gòu)已有較長的發(fā)展的歷史，多樣化的結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)，使得設計者在分析判斷一個結(jié)構(gòu)體系采用何種計算理論依據(jù)，不得不更加多方面考慮結(jié)構(gòu)的整體性能。在現(xiàn)行的國內(nèi)外的建筑規(guī)范中都對結(jié)構(gòu)的規(guī)則和不規(guī)則做了初步的判斷方法。但是對不規(guī)則復雜體系的分析方法沒有比較詳細的解釋。現(xiàn)在，設計者往往把建筑設計的較為規(guī)則，以便可以簡化結(jié)構(gòu)設計工作，滿足規(guī)范的要求，為設計提供依據(jù)。由于對體型復雜結(jié)構(gòu)規(guī)范沒有比較詳細的解釋，設計者遇到不規(guī)則結(jié)構(gòu)顯得無從下手，往往也是為了有結(jié)構(gòu)設計的依據(jù)，把復雜的結(jié)構(gòu)簡化成較為簡單規(guī)則的結(jié)構(gòu)以最大程度適應現(xiàn)行規(guī)范的要求。但是在簡化的過程中往往是把附屬的結(jié)構(gòu)構(gòu)件按照荷載考慮或則將某一部分的剛度加大或則縮小以適應結(jié)構(gòu)設計軟件的計算。這樣的簡化對體型復雜的結(jié)構(gòu)來說在很大的程度上影響了后續(xù)設計的安全可靠。歷次的地震災害表明，結(jié)構(gòu)的剛度和強度對結(jié)構(gòu)地震反應的影響與整體結(jié)構(gòu)體系有關(guān)系，片面的增強或則減弱某一構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的某一部分，造成與實際不符，這就使結(jié)構(gòu)在地震中的危險系數(shù)增大。

近些年來隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，各種工程軟件的出現(xiàn)為我們對不規(guī)則結(jié)構(gòu)的研究提供有效的工具，尤其是有限元概念的提出以來，國內(nèi)外對復雜結(jié)構(gòu)體系的研究進入了一個新的時代，尤其是在國外，有限元作為一個相對獨立的研究，受到了土木界越來越多的關(guān)注和重視。美國學者在上個世紀60年代末就采用有限元分析方法進行了鋼筋混凝土剪支梁的抗剪分析。在隨后的幾十年當中鋼筋混凝土有限元分析有了快速的發(fā)展，核心思想是將結(jié)構(gòu)離散為有一定數(shù)目的規(guī)則的單元體的組合，通過對離散的單元體組合分析來反應實際結(jié)構(gòu)的性能，得出滿足實際工程結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果，這樣可以解決很多理論分析無法解決的復雜問題。然隨著工程復雜程度的不斷加大，有限元分析原理不斷進步與發(fā)展，得到了越來越多的人認可。

我國在不規(guī)則復雜結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究明顯落后于國外，但在近些年我國的的工程界人士越來越關(guān)注體型復雜結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的發(fā)展與研究，在利用有限元分析不規(guī)則復雜結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)的研究也有了很大的收獲，我國的魏巍、馮啟民、朱杰江、呂西林、容柏生、汪夢甫、周錫元等在這方面做出了很大的貢獻。在我國《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）中第三章第3.6.2條規(guī)定：“不規(guī)則且具有明顯薄弱部位可能導致重大地震破壞的建筑結(jié)構(gòu)，應按本規(guī)范進行罕遇地震作用下的彈塑性變形分析。此時可根據(jù)結(jié)構(gòu)特點采用靜力彈塑性分析或則彈塑性時程分析方法”靜力非線性分析主要是指Pushover分析。所以現(xiàn)在靜力非線性分析法也就是Pushover分析法也逐漸成為我國抗震設計的主要設計方法之一。

各種因素對體型復雜建筑結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律比較復雜，目前對復雜不規(guī)則結(jié)構(gòu)的研究基本上是局限在結(jié)構(gòu)各層剛度中心和質(zhì)量中心分別在同一條直線上的均勻偏心結(jié)構(gòu)。

4、復雜結(jié)構(gòu)存在的問題

體型復雜結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)，建筑功能的多樣化要求，不斷的對結(jié)構(gòu)提出新的挑戰(zhàn)，在地震作用下整體結(jié)構(gòu)工作性能直接影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，但是目前對復雜結(jié)構(gòu)的研究還處于不完善的階段，對于在水平荷載作用下復雜結(jié)構(gòu)受力情況和變形情況以及影響整體結(jié)構(gòu)受力和變形的因素有待遇近一步的研究，復雜結(jié)構(gòu)的整體抗震性能有待遇進一步的研究。

5、結(jié)束語

本文主要介紹了不規(guī)則復雜結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)的原因以及不規(guī)則發(fā)雜結(jié)構(gòu)在規(guī)范中的定義，提出不規(guī)則發(fā)雜結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性分析國內(nèi)和國外的研究現(xiàn)狀，對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)采用Pushover分析進行地震作用下的分析研究，最后指出復雜結(jié)構(gòu)存在的問題，為設計者提出下一步將要研究的方向。

參考文獻

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