探討高層建筑結構設計不規則性的研究與應用

沙建華山東省曲阜市建筑設計有限公司

探討高層建筑結構設計不規則性的研究與應用

沙建華
山東省曲阜市建筑設計有限公司

摘要：隨著我國民眾的生活水準的不斷提升，人們對于建筑的美觀性也有了更高的要求，所以打破傳統的不規則建筑結構便由此產生。這樣的設計不但提升了建筑的美觀程度，更使得建筑更加具有標志性與話題性。現今的不規則性建筑結構,對結構設計人員提出了更加高難度的挑戰。下文當中將主要對國內不規則結構的各種類型進行簡要的總結，并從中尋找能夠使不規則結構在高層建筑施工過程中得到有效利用的措施，以促進國內高層建筑領域的發展。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；不規則性

近年來國內科技技術的發展進程快速推進,促使國內的各行各業在不斷提升自身的發展速度，在建筑行業當中亦是如此。城市范圍的不斷擴大,使得設計人員為了適應城市發展的需求,開始逐步摒棄舊時的絕對規則性設計理念,正在努力創造出更加獨具一格、具有標志性及鮮明特色的建筑設施,向更加特立獨行的不規則領域靠攏。隨著大眾觀念的更新,如今的大城市當中也出現了很多的不規則結構建筑,這一趨勢在也體現出了我國建筑行業后續的發展方向。

一、不規則結構的基本類別

對于不規則結構的類型進行具體的分類，大致可以分為兩種：第一種結構類別，是平面不規則,其主要包括的有凸凹不規則、樓板的部分不連續以及扭轉不規則等。第二種結構類別，是豎向不規則,其主要包括的有豎向抗側力的結構不連續、側向剛度不規則、樓層之間的質量劇變及樓層載荷力的突變等[1]。以下是對兩種不規則類型進行判定的基礎標準。

（一）平面不規則結構類型

其一，是扭轉不規則。其判定的標準是樓內每層自身最大的彈性水平位移度超過這一樓層兩側彈性水平位移標準參數的1.2 倍,或者最大層間位移超出這一樓層兩側層間位移標準參數1.2倍。其二，是凹凸不規則。其判定的標準是樓內結構平面凹進處的尺寸超出其投影方向上整體尺寸的30％。其三，是樓板的部分不連續:其判定的標準是樓板尺寸以及平面剛度產生了急劇的變化。

（二）豎向不規則的結構類型

其一，是側向剛度不規則。其判定的標準是某一樓層的側向剛度參數小于其相鄰的上一樓層的70％,或小于這一樓層以上相鄰的三個樓層側向剛度標準值的80％,除去頂層后,樓層局部收進的水平向尺寸超出其相鄰下一樓層的25％[2]。其二，是豎向抗側力的結構不連續。其判定的標準是豎直方向上的抗側力結構的內力借助水平轉換構逐漸向下傳遞。其三是樓層載荷力的突變。其判定的標準是樓層之間的抗側力結構的受剪程度小于其上一樓層的80％。其四是樓層之間質量劇變.其判定的標準是樓層質量超出相鄰下一樓層質量的1.5倍。

二、不規則設計的有效利用措施

（一）使用有效的措施削減建筑的相對偏心距

建筑物自身與其相對偏心距所產生的扭轉效應在一般情況下是呈線性關系的。如果要確保扭轉效應得到進一步的改善，就要更進一步的削減樓層的位移比，這樣便可以利用對建筑物的平面布置來進行調整，使得建筑物質心與剛心兩者更為接近。在工程的實際施工過程中，如果想要有效削減建筑偏心距，首先要在對結構平面進行初步的分析與計算之后方可對其不規則性的布局進行進一步調整，并充分利用計算得出的結果來更加明確的判斷出建筑物的剛心及質心，而且還應當以工程實際施工經驗與相應數據作為支撐，對建筑的整體結構剛度分布進行更加明確的判斷，最終對與質心之間具有較大距離的抗側力結構進行適當的調節。

（二）調節建筑的抗扭剛度比與抗側剛度

建筑物的扭轉效應與自身的結構周期比平方值也是呈線性關系的。所以對建筑進行設計的過程中，可進一步考慮對建筑結構的周期進行適當的縮減。在剪力墻的施工過程當中，應盡力在限定的范圍之內對周邊剪力墻進行加長或加厚的處理，對于與剛心之間距離最遠的剪力墻應當特殊加以重視[3]。而對結構的抗扭剛度進行強化時通常要采用拉梁設置，將其安置在建筑側邊，同時對建筑的整體結構扭轉周期進行縮減，另外還可采取提高周邊連梁剛度的方式。

（三）強化抗扭結構的抗剪力

要確保建筑物在強烈的地質災害之下依然能夠確保完整無損，就不能只是單純的對其結構布局進行調節。當建筑的整體結構處在非彈性狀態下的時候，地震的作用力則會對建筑的整體結構施加雙向的水平受力，建筑結構便會隨其形態的變化而發生偏移。抗扭效應是結構抗剪力的決定性制約因素。如果將建筑的抗震性納入到考慮的范圍之內，則應當對建筑整體結構的抗剪性能進行進一步的強化，進而確保能夠在強震情況下保證建筑整體結構依然能夠處于彈性狀態[4]。

結語：

為了打破傳統的建筑結構設計理念，許多不規則的建筑逐漸的結構出現在了大眾的視野當中，這樣的結構體現出了新時代建筑的新穎特色，但也提高了建筑結構設計工作的難度。所以，為了確保建筑結構的最終質量，滿足大眾的居住舒適性要求，設計人員在不規則結構建筑的設計過程中，就要對其結構的不規則性規律與要求進行深入的分析與思考，并將先進的設計理念不斷融入到設計過程當中，基恩人推動我國建筑行業與社會經濟的不斷發展。

參考文獻：

[1]王喆.淺析高層建筑結構設計不規則性[J].城市建設理論研究（電子版）,2013,(24):34-35.

[2]范文彬,唐明忠.高層建筑結構設計不規則性的研究與應用[J].建筑設計管理,2014,(6):72-74.

[3]李海蓉.略論不規則性融入高層建筑結構設計[J].建筑工程技術與設計,2014,(25):187-187.

[4]辛紅軍.高層建筑結構設計不規則性的研究與應用[J].科技資訊,2012(11):69-69.