对建筑结构设计不规则性问题的探讨

摘    要：近些年来，我国城市建设水平逐渐提高，建筑行业有了长足的发展，为了满足特殊的民用与工业建筑需求，各类不规则建筑开始浮现，例如平面凹凸大，楼板开洞大，层高差异大等，对于此类建筑，有必要展开深入研究。本文简略从平面、竖向以及建筑结构自身不规则三个方面入手阐述了不规则建筑结构的特点，并针对当前普遍存在的建筑结构设计不规则问题，提出了几点应对措施。

关键词：建筑工程;结构设计;不规则

1  引言

时代发展使得人们的生活水平有所好转，但却给建筑行业带来了不小的挑战，在城市化进程不断推进的时代背景下，原本所使用的对称式设计已经无法与当前建筑工程的性能相符，而各种不规则建筑的出现对于建筑工程结构本身的安全性与稳定性带来了隐患，由此可见解决建筑结构设计不规则性问题的重要性。

2  不规则建筑结构的特点

工程概况：某学校一单体，长度82.6m，左侧宽度20m，右侧宽度10.4m，局部收进8.6m（收进长度40.0m）单体高度：底层4.3m，除底层以外层高均为3.9m，一共五层。处于保障建筑立面完整性的考量，决定不设置抗震缝，将建筑看作是一个整体进行设计，并设置该建筑的抗地震烈度为Ⅶ。

2.1  平面不规则

不规则建筑结构具有平面不规则的特点。与以往的对称式建筑工程相比，在前期的设计工作阶段，不规则建筑在平面设计方面便与其有着较大的差异性。首先，不规则建筑的扭转与对称式建筑工程相比也具有不规则性，所以每一层楼所具有的最大弹性水平位移比楼层两端的位移平均值大一倍左右，该现象直接制约了建筑工程正常开展的平面设计工作。所以会使得结构面会向一侧凹进。

2.2  竖向不规则

除了平面不规则以外，竖向不规则也是不规则建筑的特点之一，该特点一般体现在楼层间的承载力以及楼层间的质量上，不规则建筑与以往的对称式建筑相比，内力大多是从下向上进行传递的，极大可能会使得楼层间的质量出现问题。基于此，在实际开展设计工作的过程中，相关工作人员应加强对这一方面的重视，既要对楼层的抗侧力进行计算，还要明确外部应力的实际条件。若是存在楼层存在竖向抗侧力不规则的现象，便会造成楼层承载力产生突变，危害建筑工程的整体稳定性，还会降低其实际的使用年限。基于此，工作人员要对建筑工程每一层楼的收进水平尺度进行精确计算，同时把它看作是外部的应力条件，计算出从下到上承载力所具有的水平波动情况，在此基础上实现不规则建筑结构的科学设计。

2.3  建筑自身结构不规则

不规则建筑结构本身的结构不规则，这使得工作人员很难对其中心进行把握，同时使得其设计风险有所增加，致使轴线与建筑整体的质心不相符，既降低了建筑工程的稳定性，还影响了其固有的刚度。管理人员务必要加强对这一问题的重视程度，并强化对建筑工程自身不规则性在建筑工程设计工作影响方面的研究，在提升建筑工程整体质量的条件下，增强其稳定性设计。

3  建筑结构设计不规则性问题及其应对措施

3.1  平面不规则问题

对于建筑结构来说，其平面不规则主要分为扭转不规则、凹凸不规则以及楼板不连续三种。相关调查研究表明，若是建筑结构内楼层水平位移的数值为其平均位移的1.2倍时，则极有可能会出现建筑的扭转不规则问题，此时若是外界出现比较大的震动，便会严重影响建筑物自身的稳定性。基于此，工作人员应采取适当的加强措施，将扭转一侧的竖向构件内力放大，同时控制好柱轴压比限制，使其比规范值小，并相应加强纵筋率以及配筋率。凹凸不规则指的是建筑结构平面向内凹进，此时建筑结构内部的外部投影相当于总尺寸的35%。之所以会出现凹凸不规则，主要是由于该建筑结构在平面上有着较大的长度，影响了建筑结构原本的抗震性。对于建筑结构不规则来说，楼板不连续是其中较为重要的特点之一，若是其刚度同尺寸之间未能形成协调的比例，便会制约建筑结构抗震性能的提升，更有甚者还会对居民的生命财产安全造成严重损失。针对楼板不连续的问题，可以适当加大腰筋配筋以及洞口周边梁配筋，并于上部架立钢筋强化对于纵筋贯通等方式的使用。

3.2  结构侧刚度问题

为了能够高效地完成对于结构侧刚度的测算，设计师应事先对剪力墙厚度以及长度的确定，并明确结构边上的拉伸量，与此同时，扭矩效应同建筑结构侧刚度还有着密不可分的关系。笔者在经过研究之后发现，结构周期在一定程度上影响着结构扭矩效应，周期越小，結构扭矩便有着越大的刚度，反之，若是结构扭矩具有较大的周期，其刚度则会随之减小。因此设计师务必要加强对于该问题的重视，尽可能缩小不规则建筑工程结构设计中的结构扭矩周期，进而实现扭矩刚度的增加。

相关数据表明，结构的抗侧刚度与建筑结构中的不规则性问题有着密切联系，设计师可以通过针对性地加强结构的抗侧刚度性能，以起到缓解不规则性问题影响的作用。可以利用一个平方值函数公式对结构自身的振动周期以及扭转现象进行描述，在对设计受力方案进行设计的过程中，设计师应抓住这一内容，科学推算出结构本身的实际受力状况，再利用相应的函数比例关系，减少其自身诊断时间。设计师在进行实际测算时应强化对与现代化科学技术的应用，并对建筑墙体的实际高度与长度进行合理设置以及修改，尽量使结构刚度远离墙体中心。除此以外，设计师还可适当应用对墙体的边缘结构进行加固的手段，科学规划振动周期，此举不仅能够实现建筑结构自身抗侧刚度性能的增强，还能够实现建筑物整体刚度的有效增加。

3.3  周边抗扭件抗剪力问题

对于建筑构件设计来说，建筑构件的抗剪设计是较为关键的部分，无论是建筑的基础、梁板还是构件柱，受到剪力的影响都比较大，若是存在结构自身抗剪性能欠缺的问题，便有可能造成建筑裂缝，甚至会对其整体结构性能起到损害作用。在设计抗剪构件的过程中，设计师应先对建筑构件的抗剪力指标进行详细了解，明确构件的实际荷载，并在此基础上完成安全设计工作。设计师要保证当荷载达到最大值时，构件的抗剪能力依然可以实现弹性塑变，而在荷载撤离之后还能够使其恢复，不会永久发生形变，损害建筑构件的正常性能。因此，设计师在设计的过程中应适当引入放下较为先进的相关科学技术，开展抗剪检验的工作，并在应用信息技术的基础上完成抗剪设计，特别是对于部分钢结构建筑来说，为了能够切实保障建筑结构本身的安全性能，应采用碗扣式设计。另外，设计师在开展抗剪设计工作的同时还应适当进行地震荷载检验，保障建筑构件即便是在地震波的影响下，仍能够进行弹性塑变。一般来说，适当提高建筑主体边缘构件的抗剪能力，可以实现建筑工程整体抗震能力的增强，缓解地震对建筑工程所造成的损害。基于此，设计人员既要保障建筑工程的经济性，还要适当增强建筑工程结构的抗剪能力，保证其始终处于弹性状态[3]。

4  结论

总而言之，在当前我国的高层建筑结构设计中，不规则建筑结构是十分重要的组成部分，对其展开深入的研究和探索有助于建筑自身稳定性与安全性的提高。因此，建筑设计人员务必要综合考虑各方面影响因素，并结合建筑的实际情况，通过采取科学合理的手段，降低不规则结构设计的风险，进而促进建筑行业整体的持续平稳发展。

参考文献：

[1] 安利军.浅谈高层建筑结构设计不规则性的应用[J].建材与装饰，2019（1）：131～132.

[2] 罗坤生.建筑结构设计不规则性问题探讨[J].装饰装修天地，2018（14）：171～172.

[3] 何浩亮.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].建筑与装饰，2019（5）：43.

作者简介：

章捷 （1980—）男，安徽合肥市人，大学本科，高级工程师，从事建筑工程结构设计工作。