浅谈结构的规则性结构规则性判断
摘要：浅谈结构的平面不规则和竖向不规则的类型及其判断的方法，并谈谈在实际中根据规范和专项审查细则的规定怎样处理不规则类型的结构。
关键词：平面不规则；竖向不规则；扭转
Abstract：Onthestructureofirregularplaneandverticalirregulartypeandestimationmethods,andtotalkaboutinpracticeaccordingtothespecificationsandspecialreviewdetailedruleshowtodealwithirregulartypestructure.
Keywords：Irregularplane;Verticalirregularity;Reverse
中图分类号：G267文献标识码：A文章编号：
前言:
建筑体型与结构布置的合理是至关重要的。结构上提倡简单对称，在多次的地震灾害的后期调查表明，简单对称的结构的抗震能力较好。然而随着发展，建筑师在设计上的对艺术与美的追求，必然要造成建筑的体型复杂。《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》）的3.4条和《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）的3.4条3.5条都对建筑的规则性进行了相应的判断标准并做出强制性的要求。
平面不规则的主要类型如下：
1、扭转不规则。结构的平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层的竖向构件最大的弹性水平位移或（层间位移）和该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值，A级高度高层建筑不宜大于1.2，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不宜大于的1.2，不应大于1.4。当楼层的最大层间位移角不大于楼层最大位移与层高之比的限值的40％时，扭转位移比可适当放松但不应大于1.6。
2、凹凸不规则。平面凹凸尺寸大于相应边长的30%。L/B≤6.0、l/Bmax≤0.35、l/b≤2.0.
3、楼板局部不连接。楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。楼板开洞后，有效楼板宽度小于开洞处楼面宽度的50%，或开洞面积大于该楼面面积的30%；错层大于梁高。
竖向不规则的主要类型如下：
1、侧向刚度不规则，该层侧向刚度小于相邻上一层的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、局部收进的水平尺寸大于相邻下一层的25%。A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其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级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75％。
2、竖向抗侧力构架不连续。上下墙、柱、支撑不连续。3、楼层承载力突变。抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一层楼层的80%。
根据xxx超高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则。当同时具有平面不规则或是竖向不规则的不规则类型超过三项时，则必须进行超限高层建筑抗震设防专项审查。不过xxx超高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则中不规则类型的定义相对结构设计规范的定义有些许变化，并细分了组合平面不规则，和尺寸突变不规则两种类型，当这两项不重复计算不规则项。凹凸不规则和组合平面为同意不规则类型，侧向刚度不规则和尺寸突变为同一不规程类型。在扭转不规则的判断上还特别根据A级高度建筑和B级建筑高度的不同位移角就行了细分，细分为Ⅰ和Ⅱ两种类型。其中Ⅰ类型为0.5个不规则项，Ⅱ类型为1个不规则项。
在实际的结构设计中，竖向抗侧力构架不连续，通常是因为底部或是上部局部的空间需要大空间，所以才出现抗测力构件无法连通形成落地构件，像底部框支剪力墙结构、带转换层结构这类结构都是竖向抗测力构架不连续的结构形式。在实际的设计中凹凸不规则、楼板局部不连接、竖向抗侧力构架不连续和楼层承载力突变更多时候是因为建筑上的设计需要或某些其它因素造成的，如果要调整的话更多的是对建筑设计上的修改。然而从更好的满足建筑设计需求，配合建筑师实现建筑创新和艺术设计的角度上说，是相对比较难以改变的。这需要结构设计人员在前期的建筑方案设计时就应该进行相关的概念设计。通过和建筑师的沟通在最多限度满足各方需求的情况下尽量减少不必要的不规则类型，使建筑结构及安全又经济。
如果碰到结构的体型复杂、平面或是立面不规则时，应根据具体建筑的不规则程度还有地基基础的条件和技术经济等等其它影响因素，通过对其进行比较分析，从而来决定是否需要设置防震缝，如果设置抗震缝时，则需要分别按照下面要求进行设置：首先如果不设置防震缝的时候，则应该采用符合实际建筑结构形式的计算模型，分析判断结构的应力集中和变形集中或者地震扭转效应等等导致的易损部位，并对其采取相应的加强或改善措施。其次如果采用抗震缝把建筑物分隔为结构上平面规则的结构，则应该把防震缝设置在适当部位，可以利用抗震缝把结构分隔使其形成多个相对较为规则的抗侧力结构单元。防震缝的设置则应该根据建筑物的抗震设防烈度还有结构的材料种类、结构的类型、结构单元的高度或者是高差以及有可能的地震扭转效应的各种情况，按照规范上的要求，留设有一定足够的缝宽，以使其两侧的结构上部得到完全的分开。这样就可以减少甚至避免结构的不规则类型的产生了。而且抗震缝两边的结构需要做必要加强处理。结构单元之间或主楼与裙房之间不宜采用牛腿托梁的做法设置防震缝，否则应采取可靠措施。
侧向刚度不规则，很多时候是出现在首层上，虽然在《混凝土结构设计规范》表6.2.20-2中规定现浇楼盖框架结构底层柱长为1.0H、其余层柱长为1.25H。在层高相同的情况下由于首层地面的柱长计算上相对比较短，相对首层侧向刚度比较大。都是实际上首层的建筑高度往往远远大于其余各层的层高。因此为了使侧向刚度的比值不超要求，可以通过加大首层的混凝土强度或是加大首层柱子的截面，来提高首层的侧向刚度。建筑的首层或是建筑的底部一般情况下就是结构的薄弱部位，在这些部位通常会对结构的受力通过放大系数进行放大。如果由于不规则而再对其进行加强，这样会造成结构既不合理。
扭转不规则是结构设计上非常重要的一种不规则类型。对结构的扭转效应主要从两方面加以限制分别为首先限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。其次限制结构的抗扭刚度不能太弱。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Tl之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85。若周期比Tt／Tl小于0.5，则相对扭转振动效应θr／u一般较小(θ、r分别为扭转角和结构的回转半径，θr表示由于扭转产生的离质心距离为回转半径处的位移，u为质心位移)，即使结构的刚度偏心很大，偏心距e达到0.7r，其相对扭转变形θr／u值亦仅为0.2。而当周期比Tt／Tl大于0.85以后，相对扭振效应θr／u值急剧增加。即使刚度偏心很小，偏心距e仅为0.1r，当周期比Tt／Tl等于0.85时，相对扭转变形θr／u值可达0.25；当周期比Tt／Tl接近1时，相对扭转变形θr／u值可达0.5。由此可见，抗震设计中应采取措施减小周期比Tt／Tl值，使结构具有必要的抗扭刚度。
计算扭转不规则的水平地震作用力必须考虑偶然偏心影响对其影响。考虑偶然偏心影响的方法为，偶然偏心距的取值多为0.05L。对于平面规则(包括对称)的建筑结构需附加偶然偏心；对于平面布置不规则的结构，除其自身已存在的偏心外，还需附加偶然偏心。每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用，直接取各层质量偶然偏心为0.05Li(Li为垂直于地震作用方向的建筑物总长度)来计算单向水平地震作用。实际计算时，可将每层质心沿主轴的同一方向(正向或负向)偏移。当计算双向地震作用时，可不考虑偶然偏心的影响，但应与单向地震作用考虑偶然偏心的计算结果进行比较，取不利的情况进行设计。
在实际设计中可以通过调整建筑物得质心和钢心的相对距离。通过使建筑物质心和钢心的位置尽量靠近，或是通过加强结构四周外围的结构侧向刚度，加大结构的抗扭转刚度。通过这些措施来减少结构的扭转效益减少周期比，减少楼层的位移比。来消除结构的扭转不规则类型的产生。
在结构设计时必须按照规范的相关要求，对相应的不规则类型进行设计。在不规则类型不超三项的前提下，根据相应的不规则类型对薄弱环节按照规范的相关要求进行内力放大，或是进行必要的构造上的加强等按照规范的要求进行处理。
参考文献：
GB50011-2010《建筑抗震设计规范》中国建筑工程出版社2010
JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中国建筑工程出版社2010
建质【2010】109号，《超限高层建筑工程抗震设防专项设防管理规定》住房和城乡建设部2010
粤建市函[2011]580号《xxx超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》xxx住房和城乡建设厅2011
GB50010-2010《混凝土结构设计规范》中国建筑工程出版社2010
浅谈结构的规则性结构规则性判断
摘要：近几年来，随着人们对建筑艺术的不断追求，审美观点的不断多元化，人们不再只是追求建筑结构安全性、适用性和耐久性，对建筑结构造型美观的追求也是越来越多了，于是大量的体型多样化建筑结构不断的出现，本文主要研究目前国内外对不规则结构分析的研究现状，尤其是在地震作用下不规则结构的分析成果现状。
关键词：不规则结构；研究现状
1、引言
不规则结构的建筑越来越进入到人们的视线，火柴盒样式的结构已经不能满足人们的审美需要，我国目前存在许多的不规则结构建筑，例如，北京的中央电视台新址就完全属于不规则的结构，但是，不规则结构在使用功能的基础之上，要保证结构在地震作用下的安全性显得尤为重要，下面主要介绍目前国内外对于不规则结构的在地震作用下的研究现状。
2、不规则结构的定义
结构的规则性包含结构的平面布置和立面体型；结构的侧向刚度和质量沿高度分布；楼层承载力。以此为依据，我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）对不规则的定义如下：
设计者要求对结构进行合理的分析计算，所以，如何保证不规则结构的在地震作用下的整体和局部变形都满足抗震规范的要求，以及如何改善不规则结构的抗震性能，成为研究不规则建筑抗震性能的主要内容。
3、国内外对不规则框架结构的研究的现状
从近几年国内外研究成果及众多工程实例来看，我国对于不规则结构的扭转效应研究还不能满足工程的实际要求，这主要是因为我国现行的《建筑抗震设计规范》的规定是基于结构处于弹性状态下产生扭转的成果，而近年来国内外一些学者研究发现，当结构进入弹塑性状态后，扭转对结构的变形和受力的影响与弹性状态时有较大的不同，所以，如何对平面不对称结构进行分析及如何对其性能进行评估尚具有较大的研究空间。国内外研究学者一直很关心平面不规则偏心结构在弹塑性状态下的地震反应，在国外，已将偏心结构的研究分为两大类—质量偏心和刚度偏心。由于某些结构参数对结构反应的影响随偏心体系的不同而表现出不同的规律性，因此，当前的研究成果基本上都是在区分这两种模型的基础上给出的。质量偏心体系是指楼层平面上抗侧力构件的刚度对称分布而质量不对称分布的结构体系；若抗侧力构件的质量在楼层平面内对称分布，而刚度分布不对称的体系则称为刚度偏心体系。
Ghersi等人研究了结构参数对质量偏心体系和刚度偏心体系的地震反应影响规律，然后将两种影响规律结果统一进行分析，给出了具有统计意义上的统一结构参数影响规律。
Tso和Zhu提出了扭转平衡（TB）参考模型，模型把楼层的质量中心与刚度中心重合在一起，这样的模型在地震作用下只会发生侧向平动，然后再根据改变不同的偏心程度，把结构模型边缘抗侧力构件的强度设计结果和反应延性值与TB模型相应结果进行对比分析，来研究偏心结构体系在地震作用下的反应规律，以此作为结构设计的参考[1]。对于层数较多的偏心结构的研究，因为受各因素的影响规律将会更为复杂，怎么把已有的偏心结构研究成果应用到多层及高层结构的实际设计中去，是急需解决的问题。
吕西林等对平面规则性超限的结构，在抗震分析方面提出两种处理方法：（l）采用分块刚性模型加弹性楼板连接的计算模型；（2）对于点式建筑或平面尺寸较小的建筑，也可以将整个楼面都考虑为弹性楼板。第一种处理方法可以得到局部突出部位根部的楼板内力，还可以减少部分建模和计算工作量；第二种处理方法对建模和计算过程都比较简单、直观，计算结果较精确，计算工作量大。
张誉等对一个采用框架结构形式的三层平面不对称、竖向有缩进的钢筋混凝土模型进行了模拟地震振动台试验，研究出质量偏心引起的扭转效应对其结构抗震的影响。得到的主要结论有：（1）平面不规则钢筋混凝土框架因其质量偏心其结构产生扭转效应，使框架角柱承受双向压弯作用而成为结构破坏的的薄弱环节。（2）竖向楼层缩进的框架，因为其竖向刚度的突然变化，增大了刚度减弱层的反应，对结构抗震不利，建议进行平扭祸合动力反应分析（3）不对称框架结构在双向地震作用下的层间位移角的影响比楼层位移反应的影响要大些。（4）采用杆系一层间模型和平面子结构法分析不规则钢筋混凝土框架弹塑性地震反应能取得比较理想计算效果。
李宏男等通过对平面不对称结构在多维地震动作用下扭转祸联的随机反应分析，指出对质心与刚心不重合的结构，不仅要考虑偏心距的影响，多维地震动作用下地震分量本身的扭转效应也不容忽视。
4、研究不规则结构的重要性
我国是一个多地震国家，地震记载可以追溯到3000多年前。我国境内强震分布十分广泛，除少数地区外，全国各地都发生过6级以上地震，而且在许多地方发生过8级以上强烈地震。地震作用对于结构安全的影响很大，而高层建筑地震反应尤其强烈。对于一般的单层或多层建筑，以重力为代表的竖向荷载对结构起着控制作用，而对于高层建筑尽管竖向荷载仍然对结构有着重要影响，但随着建筑物高度的不断增加，水平荷载对于结构的影响越来越大。
地震荷载属于动力荷载，地震产生的动力荷载的大小与结构本身的动力特性密切相关，结构的质量与刚度的变化将直接影响地震作用的强弱。所以一般要求设计时合理布置建筑的平面与立面。如平面要简单、规则、均匀、对称，不宜有较大的凹进和突出，立面体型要规则、均匀，避免过大的外挑和内收等等。这些要求在我国《建筑抗震设计规范》、《钢筋混凝土高层建筑抗震设计与施工规程》、xxx《建筑抗震设计规程》和国内外许多文献中都有提及，特别对高层建筑更须严格执行。但人们往往不满足于规整、千篇一律的建筑，逐渐设计了体形复杂、不规则的高层建筑。这一方面是由于城市规划、建筑方案和使用功能等方面的需要，另外由于电子计算机技术和结构分析理论的发展也为复杂体型高层建筑的大量涌现提供了技术基础。
5、结论
本文通过对不规则结构的定义的介绍，全面调研了国内外对不规则结构的研究现状，分析了不规则结构研究的重要性，但是，与此同时，本文还应该继续深入的研究，笔者认为应该还在不规则结构的分析建模方面加以研究，包括结构形式的细化和分析方法的细化。
参考文献
1、建筑抗震设计规范，GB5001-2010，2010
2、昌西林，龚治国.某复杂高层建筑结构弹塑性时程分析及抗震性能评估.西安建筑科技人学学报（自然科学版）
浅谈结构的规则性结构规则性判断
【摘要】探明并以学生已有的认知结构为基础，设计恰当的认知情境，让学生在情境中积极探索、主动获取知识，自主建构认知结构，发展自学能力，开发学生创新素质,使学生获得真正属于他们自己的，具有最佳再生作用的知识。
【关键词】建构性学习；起始性建构；发展性建构；研创性建构
以建构主义教育思想为指导的教学是教师组织学生自主建构认知结构，获得情感体验，发展学习能力的过程。建构性教学中，教师的职责是组织学生自主学习，培养学生能力，而不是把知识灌输给学生；学生的主要职责是积极探索客观世界，主动获取知识，发展自学能力，而不是被动地接受知识，是自主建构认知结构的过程。
根据建构学习的起始条件的不同，我将建构学习分为“起始性建构”、“发展性建构”、“研究性建构”三种学习类型。相应的教师任务和施教策略因学习类型的不同也有所区别。下面对三种建构学习的特点及教师的施教策略逐一进行说明。
1．起始性建构――教师引导下自学
实际上绝对的起始性建构是不存在的，学生学习新知识的时候，头脑中已经具有了相关数学知识的原型，只不过其表象不够清晰，并且没被激活，处“冬眠”、“混沌”状态，这是起始性建构的特点。教师的施教策略是通过具体实例激活学生头脑中相关的数学原型，帮助学生建立清晰表象，调动他们自主探索新知，独立获取新知。例如学习比例尺这一部分内容，似乎学生的经验中没有这一原型，实际上它早就存在于学生大脑之中。因为学生从小就学会了画画写字，这都是把实物扩大或缩小一定比例后画出或写出来的。此时我首先让学生说出标准篮球场的长、宽各是多少米，然后让学生把篮球场不走样地画下来。我还让学生照书上5号小楷写毛笔大楷，看谁写得像。做完这两件事后，让学生思考你是怎样画像的？写像的？图中的任何一部分长度与实物长度有什么关系？讨论完毕后让学生看书归纳什么叫比例尺，怎样解答相关的应用题。
2．发展性建构――放手学生独立自学
发展性建构学习的特点是学生已经具备了学习新知识所需的上位知识，下位知识或并列知识，有了同化新知的认知结构，学生完全可以运用新旧知识的联系独立地探索解决新问题，获得新的知识技能。教师的主要施教策略是激发学生的求知欲，让学生独立地运用已有的知识自学新知。例如教学分数四则混合运算这一内容时可进行这样的启发谈话：我们已经学完了分数四则运算，分数的四则混合运算方法与整数四则混合运算的方法相同。你能否不用老师教，就能正确地解答有关分数四则混合运算的问题。学生个个跃跃欲试，独立尝试。教师主要为学生提供练习内容，组织反馈，进行小组或个别辅导，重点发展学生的主体性素质。
3．研创性建构――开放性研究学习
研创性建构学习是设计开放性研究性问题，让学生从多种角度，通过多种途径，选用多种方法去探索解决问题的方案，综合运用多种认知结构解决问题，建立认知结构间的复杂而丰富的联系。鼓励每个学生优选问题的最佳解决方案，创造性的解决问题，培养学生发散思维，求异思维，聚合思维等多种思维能力，激发敢为人先，不与众同的精神。教师的主要施教策略是联系学生的现实生活实际，设计出能够用多种方法或综合运用多种知识解答的，有趣的开放性的研究性实践课题。通过创设一定的问题情境，引起学生观察研究的兴趣，然后把思考的权力，解决问题的权力交给学生、让学生的思维自由驰骋，独立地观察数学现象，发现问题，提出问题，做出假设，设计实验方案验证假设，发现有价值的规律，体验成功的快乐。我用这一施教思想组织研究性学习的例子很多，并在教学实践中自我构建了“实践创新的教学模式”，其基本环节包括：引入现象（实例）――发现问题――提出假设――实验指导――综合创新――感悟提高，共六个环节。下面仅举一例对其重要环节进行简要说明。如学完长方体，正方体的体积之后，出示给学生一个带把的茶杯，让学生考虑一下我们可以研究有关茶杯的哪些数学问题。学生首先提出的是求茶杯容积，我进一步让学生思考，只有这一个问题可供研究吗？我们还可以研究它的哪些问题？最后大家把问题定位在求制作这样的茶杯需要多少立方厘米的材料。这时启发学生想，你能用多种方法求出制作茶杯所用材料的体积吗？请同学设计解决方案。多数同学设计了两种以上的方案，其中重要的方案有下列几个：
（1）将茶杯打碎，碾成碎沫，装在规则的容器中测算它的体积；
（2）称出若干立方厘米茶杯小块的重，求出一立方厘米的重量，再称出茶杯的总重量是多少克，计算出体积；
（3）用橡皮泥塑个一模一样的茶杯，再把橡皮泥做成长方体的形状，测算出它的体积；
（4）把茶杯放入水槽中，加满水，然后取出杯子，水槽中水水位下降所减少的那一部分占据的空间就是制作茶杯所需陶土的体积。方案设计出来后让学生推敲哪种方案更加科学，更易于操作。学生经过比较分析优选了第四种方案后。然后我让学生通过实验操作，验证方案的可行性。问题到此病没有结束，我还让学生分析一下四种方案有什么共同点？
最后学生归纳出这四种方案都是把不规则的形体转化为规则的形体，通过计算规则形体的体积来解决问题。这一研究性学习综合了体积计算、单位换算、实际测量等多种知识，并让学生从中感悟到“转化”、“代替”、“优选”等重要数学思想。从上面的例子可以看出，只要我们善于研究总能设计出可供学生研究，有利于发展学生创新素质的研究课题。
无论是在上述哪一种建构性学习中，我都把充分确立学生的主体地位作为重要的教学指导思想。大胆地进行教学内容，教学方法的改革，把生产、生活中的数学现象引入课堂教学之中，让学生在鲜活的数学实例中主动获取知识；我在教学实践中还积极主动地构建教学模式，使数学教学生活化、趣味化、探索化、操作化、应用化，让学生亲历数学知识的探究过程，掌握观察数学现象，发现数学规律，探索数学奥秘的一般方法。总之，我把数学知识的发现、研究、再创造作为教学的核心思想，让学生在自主建构中学到真知。
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