建筑結構設計不規則問題的分析

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摘要：建筑結構設計的不規則性不僅會影響建筑自身的穩固性，還會對建筑的美觀性產生影響，而在當前建筑結構的不規則設計中，要將其設計的重點設置在平面不規則設計、豎向不規則設計等多個方面，通過綜合控制各個設計環節質量，而獲得更好的建筑結構設計效果。鑒于此，本文對建筑結構設計的不規則問題進行了分析探討。

關鍵詞：建筑結構設計；不規則問題；應用

一、建筑結構存在不規則性的種類

隨著我國建筑產業的不斷發展，建筑體在外形構造上也在發生許多改變，越來越多的高層不規則建筑體取代了過往那些對稱、均勻、協調的建筑形態。處理好高層不規則建筑體的結構設計中存在的各類問題是保障不規則建筑體的安全性與穩定性的基礎，對于結構設計中的一些重點與難度的剖析也能夠幫助結構設計更為高質量的完成。

1、豎向不規則的結構類型判斷

第一，側向剛度的不規則。判斷此種類型的不規則結構的標準是確定樓層之間的側向剛度值小于相鄰上一樓層的側向剛度值的百分之七十，或者小于該樓層連著向上三個樓層平均側向剛度值的百分之百十，當然頂層不能按此方法計算。同時，樓層個別地方水平收縮的長度應當大于與之相鄰的下一層的百分之二十五。第二，豎向抗側力構件的不連續情況的判斷標準是考察數值方向的抗側力構件是否通過水平力的轉換而不斷地向下傳遞力；第三，樓層間的承載力突變判斷標準是樓層間的受剪程度小于與之相鄰的上一樓層的百分之八十。

2、平面不規則的結構類型判斷

第一，扭轉結構的不規則判斷依據為：每一個樓層的自身大限度的彈性水平位移尺寸必須大于緊鄰跟樓層兩個端點的彈性水平位移值的1.2倍，也或者是考察最大的層間位移值是兩端層間位移平均值的1.2倍；第二，凹凸結構的不規則判斷方法是判斷該建筑結構的凹進去一側的尺寸是否大于其投影上總尺度的百分之三十；第三，樓板局部結構的不連續的判斷標準是考察樓板的尺寸和平面剛度發生急劇變化的程度。

二、建筑結構設計中不規則問題概述

1、建筑結構合理剛度

從當前建筑結構設計來看，結構合理剛度主要表現為樓屋蓋結構合理剛度、主體抗側力結構合理剛度等幾方面內容，其具體資料如表1所示。

2、建筑空間利用

在整個建筑結構中，結構必然會占據著一定空間，實現建筑集合結構空間的合理利用，是當前建筑空間設計中的主要內容。從當前建筑結構設計內容來看，在整體結構高度較大的高層中，通過避難層與設備層控制剛性，是提高建筑抗側剛度的主要方式，能滿足建筑結構設計的主要方法。具體而言，在建筑空間結構設計中，要避免出現單純重視建筑單一構件重要性而忽視整體結構合理性的問題。

三、高層建筑中不規則建筑的發展現狀

隨著我國科學技術水平的逐步提升，我國建筑行業也在不斷的發展。隨著城市的不斷擴建，設計者們為了迎合城市建設的發展需求，他們已經逐步更新了自己以往建筑物必須要對稱、規則的觀念，并且在慢慢嘗試建造一些標新立異、新穎別致、獨樹一幟的建筑體，如非對稱、不規則的建筑結構物。隨著人們的觀念的轉變，現如今大城市中出現了各式各樣結構復雜的不規則建筑，這種趨勢在某種程度上代表了我國以后建筑的發展方向。不規則建筑的產生對于建筑行業有著一定的影響。

一方面，不規則建筑極大的轉變了過往人們對于建筑體的已有觀念，建筑體的對稱、均勻、協調等概念很直接的被打破，人們開始慢慢接受甚至欣賞那些造型獨特、構造復雜的不規則建筑體，這些別致的建筑也很好的裝點了城市容貌。另一方面，不規則建筑體在打造時復雜程度更高，尤其是對于建筑體的結構設計而言，其難度明顯增大。想要保障這些不規則建筑的穩定性與抗震性，這必須在結構設計上有所突破，并且能夠突破不規則建筑在結構設計中存在的各種難點。從當下我國不規則建筑的發展狀況來看，不規則建筑出現的越來越多，很多開發商都樂于嘗試這種構造更為新穎獨特的建筑形式。

四、建筑結構設計不規則性的具體應用

想要處理好高層不規則建筑體結構設計中的許多問題，這需要在結構設計上有深入研究。在實際工作展開中首先應當合理控制建筑體的相對偏心距，這是保障高層不規則建筑體穩定性的基礎。同時，對于建筑體的抗扭剛度與抗側剛度的控制也很重要，這些能夠進一步保障建筑體的穩固。此外，還可以通過防震縫的設計來緩解一些實際問題。這些都是很好的結構設計方式，能夠進一步保障高層不規則建筑體的綜合性能。

1、合理利用空間和地面

在設計高層建筑結構的時候要最大程度的利用建筑施工地的空間面積和地面面積，合理分布不規則建筑，使高層建筑整體保持空間和平面結構上的對稱性。要合理分布高層建筑主體結構，防止出現較大的偏心作用。

2、要保持適度的高層建筑結構相對偏心距

高層建筑結構相對偏心距和扭轉效應在一定范圍內是呈線性的函數關系，因此要降低主體結構的扭轉效應，就要保持適度的高層建筑結構相對偏心距，協調高層結構空間及平面分布。對此，在設計建筑結構的時候，首先要對高層建筑各個結構進行反復分析和計算，確定計算結果正確之后，再調整整個建筑結構的不規則平面布局，從而保證其準確性及有效性。之后，還要請專業的人員根據施工人員的實踐經驗對高層建筑結構設計方案的相關數據進行反復對比、判斷和分析，從而明確建筑結構的剛度及其分布情況。必要的時候還可以對建筑結構的各部件進行調整，以保證高層建筑結構之間具有適度的相對偏心距，減少扭轉作用的發生。

3、提高高層建筑結構周邊抗扭轉構件的抗剪力

高層建筑結構在受到雙向水平地震作用的時候會因形態的改變而出現偏心的現象，會給建筑整體帶來損壞。因此可以根據抗震規范及建筑結構抗震性能，合理提高高層建筑結構周邊抗扭轉構件的抗剪力，增加抗剪強度，使整個高層建筑結構在受較大外力的作用下，仍然具有回彈的性能，從而減少偏心現象的發生。

4、改進高層建筑結構抗側剛度

高層建筑結構的自我振動周期平方值和扭轉效應是呈一定的線性函數關系的，因此要想降低建筑結構的扭轉效應，就應該合理改進高層建筑結構的抗側剛度。在設計建筑剪力墻的過程中，在有效區域內要科學合理的調節墻體的長度、厚度，要改善高層建筑主體結構的抗扭剛度，降低高層主體結構的自我震動周期，從而降低扭轉效應。

5、建立防震縫

在設計高層建筑結構的時候要根據結構形式及分布，科學建立一些防震縫。例如當出現臨近建筑沉降超出限值的時候，可以建立沉降的防震縫。

結束語

綜上所述，建筑作為人們生活中的一個不可或缺的組成部分，對于人們的生產生活起著至關重要的影響，因此，建筑的安全性和舒適度也是考量人們生活水平的一個重要的指標。高層建筑作為未來我國建筑行業發展的必然趨勢，將會長期的出現在人們的視野中，因此關于建筑結構設計不規則性問題的研究，將是一個長期且十分艱巨的問題，這就要求我們在建筑結構施工的過程中，必須要重視建筑結構設計不規則性問題，在實踐中總結出經驗，盡可能的避免和減少因為這一問題引發的后續的安全隱患，盡可能的增強建筑結構的安全性、穩定性和抗震性能，這樣才能確保實現建筑的各項性能，從而實現和諧社會的構想。

參考文獻：

[1]王慧英.豎向不規則結構基于延性抗震設計法的基礎研究[D].華南理工大學，2014.

[2]陳濤.某超限高層框架—核心筒結構設計中若干問題研究[D].廈門大學，2014.

[3]葉冠閩.豎向不規則結構的隔震形式對比[D].西南交通大學，2014.

[4]陳新軍.平面不規則高層建筑結構設計分析[J].中國新技術新產品，2014，19：117-118.