探讨高层建筑结构设计不规则性的研究与应用

沙建华山东省曲阜市建筑设计有限公司

探讨高层建筑结构设计不规则性的研究与应用

沙建华
山东省曲阜市建筑设计有限公司

摘要：随着我国民众的生活水准的不断提升，人们对于建筑的美观性也有了更高的要求，所以打破传统的不规则建筑结构便由此产生。这样的设计不但提升了建筑的美观程度，更使得建筑更加具有标志性与话题性。现今的不规则性建筑结构,对结构设计人员提出了更加高难度的挑战。下文当中将主要对国内不规则结构的各种类型进行简要的总结，并从中寻找能够使不规则结构在高层建筑施工过程中得到有效利用的措施，以促进国内高层建筑领域的发展。

关键词：高层建筑；结构设计；不规则性

近年来国内科技技术的发展进程快速推进,促使国内的各行各业在不断提升自身的发展速度，在建筑行业当中亦是如此。城市范围的不断扩大,使得设计人员为了适应城市发展的需求,开始逐步摒弃旧时的绝对规则性设计理念,正在努力创造出更加独具一格、具有标志性及鲜明特色的建筑设施,向更加特立独行的不规则领域靠拢。随着大众观念的更新,如今的大城市当中也出现了很多的不规则结构建筑,这一趋势在也体现出了我国建筑行业后续的发展方向。

一、不规则结构的基本类别

对于不规则结构的类型进行具体的分类，大致可以分为两种：第一种结构类别，是平面不规则,其主要包括的有凸凹不规则、楼板的部分不连续以及扭转不规则等。第二种结构类别，是竖向不规则,其主要包括的有竖向抗侧力的结构不连续、侧向刚度不规则、楼层之间的质量剧变及楼层载荷力的突变等[1]。以下是对两种不规则类型进行判定的基础标准。

（一）平面不规则结构类型

其一，是扭转不规则。其判定的标准是楼内每层自身最大的弹性水平位移度超过这一楼层两侧弹性水平位移标准参数的1.2 倍,或者最大层间位移超出这一楼层两侧层间位移标准参数1.2倍。其二，是凹凸不规则。其判定的标准是楼内结构平面凹进处的尺寸超出其投影方向上整体尺寸的30％。其三，是楼板的部分不连续:其判定的标准是楼板尺寸以及平面刚度产生了急剧的变化。

（二）竖向不规则的结构类型

其一，是侧向刚度不规则。其判定的标准是某一楼层的侧向刚度参数小于其相邻的上一楼层的70％,或小于这一楼层以上相邻的三个楼层侧向刚度标准值的80％,除去顶层后,楼层局部收进的水平向尺寸超出其相邻下一楼层的25％[2]。其二，是竖向抗侧力的结构不连续。其判定的标准是竖直方向上的抗侧力结构的内力借助水平转换构逐渐向下传递。其三是楼层载荷力的突变。其判定的标准是楼层之间的抗侧力结构的受剪程度小于其上一楼层的80％。其四是楼层之间质量剧变.其判定的标准是楼层质量超出相邻下一楼层质量的1.5倍。

二、不规则设计的有效利用措施

（一）使用有效的措施削减建筑的相对偏心距

建筑物自身与其相对偏心距所产生的扭转效应在一般情况下是呈线性关系的。如果要确保扭转效应得到进一步的改善，就要更进一步的削减楼层的位移比，这样便可以利用对建筑物的平面布置来进行调整，使得建筑物质心与刚心两者更为接近。在工程的实际施工过程中，如果想要有效削减建筑偏心距，首先要在对结构平面进行初步的分析与计算之后方可对其不规则性的布局进行进一步调整，并充分利用计算得出的结果来更加明确的判断出建筑物的刚心及质心，而且还应当以工程实际施工经验与相应数据作为支撑，对建筑的整体结构刚度分布进行更加明确的判断，最终对与质心之间具有较大距离的抗侧力结构进行适当的调节。

（二）调节建筑的抗扭刚度比与抗侧刚度

建筑物的扭转效应与自身的结构周期比平方值也是呈线性关系的。所以对建筑进行设计的过程中，可进一步考虑对建筑结构的周期进行适当的缩减。在剪力墙的施工过程当中，应尽力在限定的范围之内对周边剪力墙进行加长或加厚的处理，对于与刚心之间距离最远的剪力墙应当特殊加以重视[3]。而对结构的抗扭刚度进行强化时通常要采用拉梁设置，将其安置在建筑侧边，同时对建筑的整体结构扭转周期进行缩减，另外还可采取提高周边连梁刚度的方式。

（三）强化抗扭结构的抗剪力

要确保建筑物在强烈的地质灾害之下依然能够确保完整无损，就不能只是单纯的对其结构布局进行调节。当建筑的整体结构处在非弹性状态下的时候，地震的作用力则会对建筑的整体结构施加双向的水平受力，建筑结构便会随其形态的变化而发生偏移。抗扭效应是结构抗剪力的决定性制约因素。如果将建筑的抗震性纳入到考虑的范围之内，则应当对建筑整体结构的抗剪性能进行进一步的强化，进而确保能够在强震情况下保证建筑整体结构依然能够处于弹性状态[4]。

结语：

为了打破传统的建筑结构设计理念，许多不规则的建筑逐渐的结构出现在了大众的视野当中，这样的结构体现出了新时代建筑的新颖特色，但也提高了建筑结构设计工作的难度。所以，为了确保建筑结构的最终质量，满足大众的居住舒适性要求，设计人员在不规则结构建筑的设计过程中，就要对其结构的不规则性规律与要求进行深入的分析与思考，并将先进的设计理念不断融入到设计过程当中，基恩人推动我国建筑行业与社会经济的不断发展。

参考文献：

[1]王喆.浅析高层建筑结构设计不规则性[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(24):34-35.

[2]范文彬,唐明忠.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].建筑设计管理,2014,(6):72-74.

[3]李海蓉.略论不规则性融入高层建筑结构设计[J].建筑工程技术与设计,2014,(25):187-187.

[4]辛红军.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].科技资讯,2012(11):69-69.