建筑结构设计不规则性问题探讨

摘 要：建筑结构的质量直接影响工程项目的质量，建筑结构中又不可避免的出现不规则性问题，这类问题是质量控制的难点和要点，影响建筑物的安全性和稳定性，对不规则问题研究成为建筑行业的热点，本文着重探讨建筑结构设计中的不規则问题，阐述类型分分类，进而提出一些规避措施，希望能够为日后研究或者施工过程提供一定的借鉴和指导作用。

关键词： 建筑结构设计；不规则性；分类；应对措施

1 引言

城市进步带动建筑行业飞速发展，同时人类对建筑物的要求也越来越高，不仅要求建筑物满足使用要求，还要求建筑物具有一定的美感，因此，传统的建筑形式已经不能满足当代人们对造型的要求，各种新颖的、不规则的建筑形状浮现在人们的生活工作学习中。这些另类建筑形状的出现，增添了城市建筑的风采，满足了人们对建筑物美的要求标准。但是，不规则形状的建筑物设计给设计师带来了不少困难，该类建筑物的受力计算、材料用量等比较复杂，为保证建筑结构不规则性的持续发展，展开结构设计方面的研究刻不容缓。

2 建筑结构不规则的特点

2.1 平面的不规则性特点

建筑平面上的不规则性主要是指：（1）凹凸不平。建筑表面并不是平整的，在某些位置、拐角等地方，为了满足美观或者设计要求，凹陷部位尺寸超过该部分投影的百分之三十。（2）因偏移引起的扭转量。楼层间不是丝毫不差的，多数情况下，层间都会有一定的位移偏差。（3）楼板铺设的不规则。因施工不规范引起的楼面结构出现偏差，或者楼板间不连续铺设，使得建筑物的整体刚度发生变化，出现不规则的起伏。

2.2 竖向的不规则性特点

建筑结构竖向上的不规则性主要是指：（1）侧面刚度的不规则。楼层面的不规则刚度计算值不能超过上层楼面刚度值的百分之七十，且不能超过周围环境中刚度的百分之八十，建筑物的顶层设计比较特殊，抛开顶层设计，其他楼层的收进尺寸不得小于下层楼的百分之二十五。（2）竖向尺寸变化。高层部位的楼层收进位置距离室外地坪标高比楼房整体高度要大，且该层的收进尺寸比下层也要大。（3）楼层受力变化。楼层不断延伸，楼层受到外力的作用，会改变荷载大小，判定整个楼的受力情况，需要根据实际情况具体确定。

2.3 建筑物自身结构设计的不规则性特点

建筑物自身结构设计的不规则性是因为，在设计时，为了满足用户的要求，设计出结构不规则的建筑形状，亦或者因为建筑材料的原因，设计出不规则的使用部位。

2.4 建筑结构不规则的设计原则特点

有些建筑物并不是一开始就是不规则的，而是在使用过程中，不可避免的受到外界的荷载攻击，导致受力薄弱的地方出现扭转，产生位移偏差，或者因为建筑物本身的抗荷载能力不够，日积月累，从而出现不规则的凹凸变化。在设计过程中，尤其要注意以下几方面：（1）尽量保证建筑物的偏心距在设计范围内，防止因偏心距出现较大偏差的情况，导致建筑物的结构出现不规则变化，使建筑物出现扭转，结构遭到破坏。（2）建筑材料的选择方面，应该能够尽量确保建筑物的刚度，防止出现不可避免的外界力附加，导致建筑物发生位移变化，建筑结构受到破坏，引起整个建筑物出现一系列不规则问题。

3 建筑结构设计不规则问题

3.1 偏心距问题

结构的偏心距和发生的扭转程度有很大的联系，两者间的关系可以用线性函数来表示，结构发生扭转就极有可能出现不规则的形变，设计师可以从控制扭转现象的发生来入手，研究结构的不规则性问题。控制扭转的根源就是要研究建筑结构的偏心距问题，因此，把握好偏心距是非常有必要的。设计师在进行结构的规划设计时，应对建筑物的平面结构和整体布局有一个详细的分析计算，研究出后期可能出现的位移比例关系，在实际施工中，管理要依据实际情况以及设计阶段的计算结果，对施工做出合理的调整，保证结构的抗剪能力尽可能的大，实现结构偏心距尽可能的小，确保建筑结构具有良好的扭转能力。

3.2 建筑结构的抗侧和抗扭刚度间的问题

从实际工程项目经验可以总结出，建筑的扭转结构和结构周期之间存在相互变化的关系。设计师需要注意到这一方面的关系变化情况，尽可能的实现降低周期比的效果，提高建筑结构的抗扭能力，在实际工作中，合理设置墙结构的长宽高占比，最大限度的确保结构的抗扭转能力。

3.3 建筑结构周边构件设置问题

建筑物在长期的使用期间，会遇见一些不可抗力问题，如地震、海啸等。倘若建筑结构处在非弹性阶段，那么突然遭到外部巨大的冲击力，会使建筑结构产生严重的破坏，因此，在设计时要注意加强结构周边构件的抗剪能力，防止突发应力产生的破坏。

4 建筑结构设计不规则性问题应对措施

4.1 控制好建筑物的偏心距

经研究发现，建筑物出现扭转和其偏心距之间有着必然的联系关系，这种关系可以用线性函数来解释，设计师在进行建筑结构设计时，要充分考虑建筑物的偏心距对结构的影响，尽量避免因偏心距过大，出现不规则性的结构变化问题。为规避不规则变化，保证建筑物的整体规则性，需要根据线性函数进行合理的调节，使得偏心距尽可能的小，满足整体性要求，使结构受力均匀分布。控制建筑物偏心距的方式有：（1）详细计算。在设计时，对建筑物的受力情况尽可能的进行较为精准的细致计算，尽量使计算结果贴近使用过程情况。通过详细的计算，得出合理的建筑结构受力和空间分布情况，通过图纸标注，将受力的核心位置突显出现，以便实际运作过程中，及时控制好偏心距。（2）数据分析。通过数据分析将刚度值不断地调整，不断微调偏心距，也便于对距离较远的抗侧立有很好的控制。总之，要通过不断的计算和调整，控制好偏心距，保证建筑结构的刚度和规则性满足要求。

4.2 加强建筑物的抗震能力

建筑结构设计可以细化为基础设计和主体设计，主体设计在整个建筑结构设计中占据主导地位，主体设计合理与否，在很大程度上决定了建筑物的成败。建筑主体设计尤其不能忽视建筑边缘构件的设计，建筑边缘构件构成了建筑整体结构的完整性，是建筑物主体设计中重要的组成部分，建筑结构边缘构件的受力能力与建筑物的抗剪能力有关。建筑物处在非弹性阶段遭受外界冲力较大时，比如，发生突发性的地震灾害，特别容易出现偏心距过大的现象，致使建筑结构出现不规则性变化。鉴于此，提高建筑物抗震能力，需要做好建筑结构主体设计中的边缘构件设计，通过提高抗剪能力，保证建筑物能够抵御外界的突发应力，使得建筑物具有一定的弹性，确保建筑结构的整体性、规则性。

4.3 设置防震缝

为满足使用需求和视觉美观，建筑物的平面通常不具备统一的平整度，但要实现結构上的规则性，适当设置防震缝可以弥补这些不足，防震缝的设置可以将建筑结构分为完整的规则性的空间单。防震缝还可以预防地震等巨大的外界攻击力对建筑物产生的破坏影响，当建筑物两侧结构偏差较大时，遇到地震会产生撕裂破坏，防震缝的设置可以减轻地震对建筑物的整体破坏。此外，随时间延伸或者周围施工的影响，建筑物不可避免的会出现沉降变形，这时，设置的防震缝还可以替代沉降缝发挥其功能。

4.4 加强结构的抗扭能力

建筑结构的抗扭能力在实际应用中具有重大作用，发生扭转变形是结构破坏最为严重的形式之一。产生不规则变形的因素很多种，设计师在进行工作时，需要把握好这些因素的影响，提高结构的抗扭转能力甚是重要。有研究表明，抗扭承载力会随着附加扭矩的增加而增大，抗扭力和偏心距间又有密切的关系，因此，通过设置结构的抗扭能力，也可以实现结构不规则性的约束。

4.5 加强结构的抗侧刚度性能

为解决建筑结构中不规则性问题的不利影响，可以通过加强结构的抗侧刚度性能来实现，大量的实验数据表明，两者之间有着必然的联系关系。具体分析，结构的扭转现象和自身的震动周期，可以通过一个平方值函数公式来描述，设计师在设计受力方案时，可以利用好这一规律，合理计算出结构的受力情况，通过函数比例关系降低结构的自身诊断时间，利用现代科技手段进行精准的数学计算，合理设置并修改建筑墙体的长度、高度，实现结构的刚度距离墙体的中心尽可能的远，同时，采用加固墙体边缘结构的方法，对结构的震动周期进行合理规划，这样既可以强化结构的抗侧刚度性能，还可以提升建筑物的整体刚度。

5 结束语

城镇化速度加快，人类生活质量提高，进而对周围居住环境的要求逐步提升，传统规则性的建筑不再满足居民的生活要求，各式各样的建筑结构形式出现在人们的视线里，不规则建筑结构满足了人类要求，提升了视觉美感，还为人们生活和工作带来了极大的满足感。然而，不规则建筑结构给设计师的工作也来了不少的难题，加大了设计师的工作难度，对工作者的技术水平要求也相对较高，为满足专业要求，设计出符合实际的建筑结构，这就要求设计师需要不断的钻研学习，借鉴先进的思想，总结工作中的实战经验，对不规则结构形式进行全面充分的分析和总结，努力提高设计质量，加强行业间的相互交流，共同促进我国建筑行业的完善和向前推进。

参考文献：

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作者简介：

罗坤生（1984.10--）；性别：男，籍贯：四川省安岳县人，学历：本科，毕业于西南大学；现有职称：中级工程师；研究方向：结构工程。