劉雪嬌

摘要：隨著時代的發(fā)展與進步，各種工廠、企業(yè)、住房等等建筑相應(yīng)拔起，因此人們的可占用土地卻越來越少。而為了節(jié)約土地，建造出更多對人們有益的建筑，所以近些年來建筑行業(yè)出現(xiàn)了一些現(xiàn)象，就是樓房建設(shè)的越來越高，這樣做的目的就是為了節(jié)省一部分土地，提高人們的土地利用率。隨著高層建筑的增多，人們對于其具備的安全性有了極大的疑惑，而建筑學(xué)家們也在不斷研究如何提高高層建筑的安全性。高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性是否得到標(biāo)準(zhǔn)，與其所具備的基本參數(shù)有著極大的關(guān)聯(lián)，而自振周期就是其一個重要的基本參數(shù)。同時，我們?yōu)榱搜芯扛邔咏ㄖY(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量是否適當(dāng)?shù)奶峁﹨⒖紨?shù)據(jù)，研究者們將414棟高層建筑作為數(shù)據(jù)源，統(tǒng)計分析了自振周期的合理分布范圍。

關(guān)鍵詞：高層建筑;自振周期;分布規(guī)律;合理范圍;控制

1以往關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)基本周期合理范圍的研究

人們對于土地的重要性一直有著十分理性的認(rèn)識，因此早在20世紀(jì)60-70年代的時候，人們就有著高層建筑的意識。并且在那個時候，人們對于高層建筑結(jié)構(gòu)以及有了一定的認(rèn)識，并且對于高層建筑的一個重要參數(shù)——結(jié)構(gòu)自振周期的研究發(fā)現(xiàn)自然是不可缺少的。在早先年間的高層建筑基本周期合理范圍的統(tǒng)計，都是通過國內(nèi)外國家之間對已有的建筑物進行實際測量并計算出基本周期，并對這些計算出來的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以此得到了令人較為信服的高層建筑基本周期。但是這種測量方式得到的數(shù)據(jù)并不是最為準(zhǔn)確的，因為這種實測的建筑物都存在一定的弊端，不利于其數(shù)據(jù)廣泛的應(yīng)用。而這些弊端主要就是所統(tǒng)計的高層建筑高度普遍不高，大多都是50m以下的，僅僅只有少數(shù)統(tǒng)計的建筑物為50-100m之間。而在2010年的時候，智利對于建筑物的高度有了一定的要求，突破了建筑物過低的限制，但是進步的空間依舊不足，因其所統(tǒng)計的結(jié)構(gòu)高度均在135m之下，依舊沒有太高的建筑物數(shù)據(jù)。而下面我們就來看一下我國以及智利國家對于高層建筑基本周期的測量數(shù)據(jù)。

2中國

純框架結(jié)構(gòu)：T1=0.1n

剪力墻結(jié)構(gòu)：T1=0.04n～0.06n

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)：T1=0.014H

式中：n為高層建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)，H為結(jié)構(gòu)高度。

3智利

智利國家對于智利高層建筑結(jié)構(gòu)的基本周期的統(tǒng)計是在不斷更新的，為了得到最新的數(shù)據(jù)，智利研究學(xué)者在2010年間實際考察了2622棟的建筑結(jié)構(gòu)基本周期，并且在研究者將2622棟的建筑結(jié)構(gòu)基本周期研討之后，又與其結(jié)構(gòu)高度H的

關(guān)系做了以下研討：

合理范圍：T1=0.014H～0.025H

偏柔：T1>0.025H

偏剛：T1=0.007H～0.014H

太剛：T1<0.007H

通過觀察我國與智利的高層建筑基本周期合理范圍可知，不同國家之間高層建筑結(jié)構(gòu)周期是有著不同的要求與規(guī)定的。而造成這一現(xiàn)象的最主要的原因就是各國所處的地理位置不同，而地震又是人類面臨的大災(zāi)難之一，因此在建筑高層樓房之時，就一定要去考慮抗震規(guī)范的要求有沒有達到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)。但是又有人會說，觀察其他國家的高層建筑基本周期的合理范圍時，為什么明明有了一些規(guī)定，但是建筑之后的樓房依然存在一定的危險性呢？并且觀察其他國家的高層建筑基本周期會發(fā)現(xiàn)其與高度或?qū)訑?shù)有的呈現(xiàn)出線性關(guān)系，這些問題的原因都在于在考察建筑基本周期時所觀察的建筑物高度過低，使得所獲得的數(shù)據(jù)并不是那么準(zhǔn)確。而我國在近些年來針對于高層建筑基本周期的合理范圍的變化可以說是極大的了，由于我國在改革開放之后，國家的經(jīng)濟急速發(fā)展，而對于高層建筑上也有了極大的進步。由于經(jīng)濟發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展的需要，使得我國在高層建筑上面高度超過150m的建筑樓房就以及有了350多棟，這是一個極大的進步。而隨之而來的一個問題就是，我國之前所觀察的高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期的分布規(guī)律由于參考的多是50m以下的建筑物，極少有超過100m的數(shù)據(jù)，因此就使得之前的高層建筑結(jié)構(gòu)自振規(guī)律不使用于當(dāng)前的超高層建筑樓房。這樣說的原因主要在于因為自振周期的大小對于樓房結(jié)構(gòu)的豎向荷載有著極大的關(guān)聯(lián)，并且50m以下高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計一般由承載力控制，結(jié)構(gòu)剛度偏大，如將其統(tǒng)計規(guī)律應(yīng)用到高度更高的高層建筑結(jié)構(gòu)上，其合理性和精度將顯著下降。因此，為了我國超高層建筑物更好的發(fā)展，我們有必要對現(xiàn)有的高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期的分布規(guī)律重新進行統(tǒng)計分析，尋找到適合超高層建筑物的合理范圍，使得廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的需求得以滿足。

4我國現(xiàn)有高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期分布規(guī)律及合理范圍

為了更好、更清晰的觀察我國高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期的分布規(guī)律，我們可以通過觀察20世紀(jì)80年代直到今天已經(jīng)建成或是通過超限審查的414棟高層建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，從這寫數(shù)據(jù)源之中我們就可以得到很多有價值的信息。而在這些建筑物的其中，不僅僅所有的結(jié)構(gòu)高度都超過了50m，而且其中有很多的建筑物都是超過300m以上的超高層建筑物。這就使得我們從這些建筑物中得到的數(shù)據(jù)是比較完整的數(shù)據(jù)，對于我國高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期的分布規(guī)律以及合理范圍都是一個極其有用的數(shù)據(jù)。同時從這些建筑物中想要得到十分完備的數(shù)據(jù)，不僅僅要求建筑物的高度有著不同，對于建筑物的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)形式都有著不同。首先我們先來說一下建筑物的結(jié)構(gòu)，對于建筑物內(nèi)在的結(jié)構(gòu)，我們要求其中不應(yīng)該包含純鋼結(jié)構(gòu)，最符合要求的就是結(jié)構(gòu)為鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)的了。接著就是結(jié)構(gòu)形式的要求，對于結(jié)構(gòu)形式我們要求的是那些不包含框架的結(jié)構(gòu)，而符合要求的則是那些剪力墻、框架-剪力墻、框架-核心筒等。

4.1結(jié)構(gòu)基本周期

根據(jù)我們所觀察的一些數(shù)據(jù)，并且在將結(jié)構(gòu)基本周期與建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)系列在一起，仔細觀察我們就可以發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)高度與基本周期的關(guān)系會發(fā)生相當(dāng)大的變化。在最初的時候，我們發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)基本周期與建筑結(jié)構(gòu)的高度所呈現(xiàn)出的關(guān)系是線性關(guān)系，這種情況的原因在上文之中我們也做了詳細的解釋，就是因為建筑結(jié)構(gòu)的高度過低。而隨著如今建筑高度的增加，使得它們之間的線性關(guān)系也發(fā)生了變化。

4.2結(jié)構(gòu)二階周期

對于研究高層建筑結(jié)構(gòu)周期的二階周期研究與結(jié)構(gòu)基本周期有著不同，高層建筑結(jié)構(gòu)二階周期主要基本分析模型是彎曲型與剪切型結(jié)構(gòu)，之后再加上結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論以及材料力學(xué)進行分析，分別得出他們之間的不同關(guān)系。對于高層建筑結(jié)構(gòu)的三階周期我們目前的研究就遠遠比不上結(jié)構(gòu)基本周期與結(jié)構(gòu)二階周期的研究，這是因為我國目前的數(shù)據(jù)庫之中符合結(jié)構(gòu)三階周期的要求很少。但是通過這些有限的觀察我們還是能夠得到一些有價值的結(jié)構(gòu)的，當(dāng)H≥250m時，T3/T1合理范圍在0.14～0.20之間;當(dāng)50m≤H<250m時，T3/T1合理范圍在0.10～0.19之間;T3/T1的總體均值為0.15，離散系數(shù)為21.1%。

5高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期與結(jié)構(gòu)高度關(guān)系及控制

通過本篇文章我們可以知道對于高層結(jié)構(gòu)自振周期與結(jié)構(gòu)的高度有著密不可分的關(guān)系，并且我們通過對結(jié)構(gòu)自振周期的定義就可以知道，我們的結(jié)構(gòu)周期與結(jié)構(gòu)的高度關(guān)系應(yīng)該是有著平方根的關(guān)系。同時，我們也可以通過一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及分布規(guī)律可知，在滿足我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定、位移限值、剪重比等要求的基礎(chǔ)上，高層建筑結(jié)構(gòu)（不含純鋼結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)）自振周期與結(jié)構(gòu)高度也是有著密切的關(guān)系的。我們必須嚴(yán)格按照這種關(guān)系來對高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期進行劃分，這樣就會使得我國的高層建筑發(fā)展的越來越好。對于結(jié)構(gòu)二階周期與結(jié)構(gòu)的高度依舊有著密切的關(guān)系

H≥250m：T2=0.26T1～0.34T150m≤H<250m：T2=0.23T1～0.33T1

總體均值：

T2=0.28T1而結(jié)構(gòu)三階周期與結(jié)構(gòu)高度的關(guān)系式則為H≥250：T3=0.14T1～0.20T150m≤H<250m：T3=0.12T1～0.19T1總體均值：T3=0.15T1同時我們通過觀察高層建筑結(jié)構(gòu)一階周期、二階周期以及三階周期之后，將這些數(shù)據(jù)再次進行分析，我們就會發(fā)現(xiàn)對于我國高層建筑結(jié)構(gòu)影響最為深遠的還是我們的結(jié)構(gòu)一階周期。結(jié)構(gòu)一階周期的作用之所以這么重要，就是因為結(jié)構(gòu)一階周期在某一個值得范圍時，會使得結(jié)構(gòu)的性質(zhì)有著變化。而當(dāng)我們的建筑結(jié)構(gòu)過柔的話，那么為了我們高層建筑的安全性，我們就必須進行控制。因此，通過對結(jié)構(gòu)一階周期的觀察與分析，對于提高我們高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性是有著極大的益處的。

6結(jié)束語

通過本篇文章的描述與分析，我們可以知道對于高層建筑結(jié)構(gòu)的自振周期對于建筑結(jié)構(gòu)的高度有著深刻的影響。而高層建筑物在我國的地位越來越重要，日后的高層建筑物也會越來越多。在這種環(huán)境背景之下，我們就必須將任何一種

高層建筑自振周期都要研究清楚，以此才能使得我國的高層建筑發(fā)展的越來越好，對于我國的經(jīng)濟發(fā)展也有著極大的促進作用。

參考文獻：

[1] 汪幟輝，易偉建，汪夢甫.我國高層及超高層混凝土及混凝土-鋼混合結(jié)構(gòu)自振周期的統(tǒng)計分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2018，48（03）：85-89.

[2] 尹菲菲.城市震害模擬中的RC框架結(jié)構(gòu)自動化精細建模方法研究[D].中國地震局工程力學(xué)研究所，2017.

[3] 趙昕，袁聚云，劉射洪.超高層建筑共同分析中時變耦合對結(jié)構(gòu)周期的影響[J].工業(yè)建筑，2016，46（06）：58-65.

[4] 田宇航.基于脈動測試的高層剪力墻結(jié)構(gòu)自振周期經(jīng)驗公式研究[D].中國地震局工程力學(xué)研究所，2016.

[5] 王福明，沈蒲生.滿足規(guī)范剪重比要求的高層結(jié)構(gòu)基本自振周期研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，42（09）：8-13.

（作者單位：河北省第四建筑工程有限公司）