探讨高层建筑不规则结构设计

2019-02-01王宇辽宁大建筑设计有限公司辽宁沈阳110000

中国房地产业 2019年24期

文/王宇辽宁大建筑设计有限公司辽宁沈阳 110000

随着社会的发展和时代的不断推进，人们对于建筑的要求也在不断攀升。这也是近年来我们会看到越来越多性能丰富、构造特异的建筑体产生，且很多城市中不断有摩天大楼参数的原因。这些高层建筑及不规则的结构设计在满足人们视觉需求的同时，也极大增高了建筑结构设计的难度，并且使得建筑体的抗震性及安全稳定性更难得到有效保障。对于高层不规则建筑的结构设计中有很多值得注意的技术要点，采取的结构设计方法和理念也非常重要。有效的结构设计不仅能够让高层不规则建筑体良好实施，这也是让这类建筑有更好的使用性能，并且充分保障建筑体安全稳定性的方法。

1、高层建筑不规则结构设计的优点

对于高层建筑而言，其不规则结构设计已经受到了越来越多人的喜爱和支持，被广泛运用到高层建筑设计中，成为一种新型建筑美学的象征，因此，对于高层建筑不规则设计的优点还是有很多的，具体表现为：（1）对于高层建筑而言，它传递了一种新的设计美观，打破了人们固有的常态思维，建筑设计不再是单调的讲究对称、协调等设计方式，而是开始追求大胆突破、潮流新颖、自由个性化等，为传统的建筑设计注入了新的元素，推动了现在高层建筑艺术文化的个性化发展。（2）随着社会的进步与发展，不规则建筑物也带动了艺术文化的发展，对于高层建筑的不规则设计而言，已经融入到了人们的生活中，成为了高层建筑设计的新型审美观念，可以使城市的建筑更有特色，更具知名度和影响力，也推动了城市的发展。同时个性化的不规则建筑设计，也代表了人们日益增长的精神需求，体现了现代都市的个性潮流和趋势。

2、高层建筑不规则结构设计要点

2.1 设计方案的优化

当条件允许时，采用受力明确且规则、对称的结构方案，严重不规则方案尽可能不采用，这样能对不规则性予以有效控制。如果结构计算无法满足规范，尤其是误差较大的情况下，不可只对计算参数进行调整，或对地震剪力予以放大，而是要先对设计方案进行适当的修改，以此从本质上提高不规则结构自身抗震水平，其具体内容包括：（1）对结构方案进行调整，提高结构的抗扭刚度，避免结构平面布置产生不规则性，从而防止偏心距的产生。（2）对于平面上的凹凸结构，可通过防震缝的布置来提供支撑，以此形成若干规则性良好的抗侧力单元。（3）对于楼板不连续的情况，可通过拉板及拉梁等设置尽可能减少不连续。（4）当结构在楼层上的承载力与刚度发生突变时，需要对设计进行改进，以尽可能减小不规则程度。

2.2 正确选择计算分析方式

在第一阶段设计过程中，先假定结构或构件为弹性工作，对于内力与变形，可借助线性动力、静力来设计。目前比较常用的分析方式包括以下几种：①底部剪力法，在规则多层结构中较为适用；②振型分解反应谱法，它将SATWE作为核心，在规则多层与高层结构中较为适用；③弹性时程分析，在Ⅶ～Ⅸ度设防的A类高层结构中适用，也可用于特殊的高层结构。

2.3 加强结构抗震设计

抗震措施是对不同程度地震危害进行的经验教训总结，也是广大专家学者针对抗震设计给出的概括，是对结构抗震计算结果进行的补充，特别是严重与特别不规则，因其结构体系十分复杂，难以符合软件基本技术条件及假定，所得解析结果实际上并不准确，容易产生较大的计算误差，与工程实际情况远远不相符。基于此，抗震设计极为重要，必须引起相关设计人员的高度重视，采取合理可行的抗震措施。在这种情况下，很多规范都对抗震构造措施采用强制性条文予以书写，这对设计人员而言，不论是否掌握了这些强制性条文，都必须严格遵照和执行。

2.4 合理控制相对偏心距

对于高层不规则建筑体而言，结构设计在实施的过程中需要就相对偏心距有合理控制。从相关实践证明来看，在这类建筑体中相对偏心距会直接随着建筑体扭矩的变化而变化，并且呈现一定的线性关系。在实际的操作和施工控制中，如果能够将那些不符合规范的平面设计做适当调整，这可以帮助更好的确定整个建筑体的质心与刚心。在这个基础上，可以进行非常明确的建筑体刚度的策略，一旦发现刚心和质心有较大的偏离，可以通过就建筑体构件的调试使用来做调整，以保障建筑体的稳定性与抗震性。

2.5 合理使用抗扭构件

从相关实践经验来看，在建筑体处于非弹性时期的阶段，高层不规则建筑会很大程度受到水平震动的影响，随着施工的推进，不规则建筑的形态在逐渐发生变化，这会直接导致建筑体产生偏心问题。基于这样的问题，可以透过加强结构抗剪性能来发挥作用，这可以让建筑体即使在遭遇较强震动的背景下，也能够具备一定的整体弹性。这样才能够让整个高层不规则建筑体有更好的稳定性，也是提升其抗震性能的方法。

2.6 对于扭转刚度与抗震刚度的有效调整

对于高层不规则建筑体，其主体结构会有更高的发散扭转效应的可能，这种扭转效应会和建筑体自身的震动周期之间存在一定的现行关系。因此，在控制高层不规则建筑体发生扭转形变，以及降低由于这部分作用力带来的潜在危险时，可以通过合理控制建筑体的震动周期来实现。这一方法已经在很多实际工程的展开中得到了验证，且效果非常明显。由此可见，在针对高层不规则建筑进行结构设计时要多从技术层面找突破口，这样才能让各种潜在问题得到更好的解决。