淺談建筑結構設計中不規則結構設計問題
——由蕪湖特色小鎮項目設計引發的思考

文/章亞萍 安徽文德投資控股有限公司 安徽合肥 230041

建筑設計規范中明確規定建筑宜擇優選用規則的形體，其抗側力構件的平面布置宜規則對稱、側向剛度沿豎向宜均勻變化，避免側向剛度和承載力的突變。但是目前，隨著各項事業的進步，經濟的發展，越來越多的新穎別致、彰顯個性的建筑出現，基本上都是不規則和特別不規則的，如何按照規范的精神，進行不規則建筑結構的抗震設計與計算分析，成為工程設計中必須解決的重要課題。

1、不規則結構的主要特點

1.1 平面不規則

不規則問題在平面上主要分為三個類型：第一、扭轉不規則，在具有偶然偏心的規定水平力作用下樓層兩端抗側力構件彈性水平移最大值與平均值的比值大于1.2；第二、凹凸性的不規則，建筑平面凹進尺寸比投影方向總尺寸大30%。第三、樓板局部不連續，主要是樓板平面剛度或尺寸產生急劇的變化或較大的樓層錯層。

1.2 豎向不規則

豎向不規則主要有包括以下幾個類型：第一，側向剛度不規則，其判斷依據是樓層側向的實際剛度值比小于相鄰上一層樓層剛度值的70%，或者是小于該樓層以上相鄰三個樓層平均側向剛度值的80%，除去頂層或出屋面的小建筑外，局部收進尺寸大于相鄰下一層相鄰樓層剛度值的25%；第二，豎向抗側力不規則，主要是以豎直方向的抗側力形成的內力，利用水平轉換向下傳遞作為基本依據；第三，樓層之間的質量突變，其判斷標準在于樓層質量是否能夠比下一層相鄰的樓層質量高1.5倍；第四，樓層中的承載力突變，抗側力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一層的80%。

2、蕪湖特色小鎮的結構不規則問題

2.1 塔樓偏置

圖1

如上圖1：鐘樓位于建筑的一角，其高度和荷載遠大于旁邊與其相連的商業建筑，若在技術上不處理，則為塔樓偏置，對整個建筑產生的扭轉效應明顯。

2.2 結構抗側剛度和抗扭剛度比問題

高層建筑結構的扭轉效應與結構周期比有很大的關系。筆者發現在設計建筑結構時，可以通過減小建筑結構的周期來調整結構承受的扭轉效應。比如在進行該項目中的住宅高層結構設計時，在周邊對稱增加剪力墻的長度和厚度來減小結構自振周期，同時也可以通過增加周邊連梁的剛度來增加結構的抗扭剛度。

2.3 位移比

此項目中，商業建筑均是坡屋面，且高度較高，角度成45°，在進行計算時，多出位移比超過1.2,結構為扭轉不規則。

2.4 結構偏心距問題

高層建筑結構的扭轉效應和結構的相對偏心距息息相關，若是在結構設計時，未注重結構剪力墻平面布置的周邊、對稱，導致結構剛心和質心偏離明顯，結構扭轉效應明顯，結構安全和經濟效應較差。

2.5 樓板開大洞

此項目中的E-8#樓是按照教堂設計的，整個平面呈回字形，內部開洞口面積較大，在建筑方案階段，就建議洞口面積不宜過大，避免了平面不規則。同時通過加厚周邊樓板（樓板150mm厚），提高樓板的配筋率，雙層雙向配置鋼筋的方式保證結構水平力的傳遞。

3、優化不規則結構設計的主要措施

3.1 將建筑當中的相對偏心距縮短

做好結構偏心受壓類型的分類，使偏心距能夠得到有效的調整，進而達到改善平面與空間分布情況的目的，這對于結構穩定性及安全性的提升具有很大的推動作用，在對建筑工程進行實際設計過程中，應該結合具體情況，盡可能的縮小偏心距，并將其合理的應用到設計方案當中，進一步的提升建筑結構設計的科學性[1]。

3.2 對抗側以及抗扭剛度進行科學的設計

在針對建筑結構進行設計時，對主體結構的自我周期以及扭轉效用之間的關系進行充分的考慮，并結合建筑情況對自我診斷周期進行設計，使建筑結構能夠獲得更高的安全性及穩定性[2]。結構平面布置時，增強建筑周邊剛度，在滿足規范的前提下，盡量減小建筑內部剛度，使自我振動周期被縮短，建筑結構的抗扭剛度得到有效的調整。同時，針對位移比超過1.4的部位進行加強，嚴格控制結構位移比在規范合理范圍內。

3.3 對防震縫進行合理設計

設計人員在對建筑結構實施設計的過程中，需要做好設計圖紙的分析工作，對其中的限制條件加以了解，明確掌握其中的影響因素，并做好相關的研究工作，使不規則的結構能形成有規則的整體。如在小鎮項目，此項目中大部分的商業平面上都是呈V型、L型、弧形等，平面不規則不對稱，多棟建筑還存在左右層數不同。在結構設計時，通過合理的設計防震縫，其形成剛度均勻分布且形式簡單的個體，有效的解決了塔樓偏置、扭轉不規則等問題，從整體上確保建筑結構的質量。與此同時，還可以通過防震縫對房屋進行劃分，使降低地震過程中相鄰建筑的碰撞，盡可能的減小地震對建筑的損害。

3.4 對結構邊緣部分的構建進行強化

為了保證建筑結構的分局效果能夠得到既定要求，不但需要調整主體結構，還要在建筑結構邊緣部分適當的增加抗剪強度，如果存在外力影響問題，會使主體結構受到嚴重的破壞，需要將有效的防治措施落實到建筑當中，使邊緣結構強度得到進一步的增強，可以對抗扭構建方面的抗剪能力進行增強，使建筑結構可以將自身的功能充分的發揮出來，進而提升結構的安全性和完整性[4]。

結語：

綜上所述，建筑結構當中的不規則問題，往往會對建筑物的安全和穩定造成巨大的影響，使建筑結構的設計與布局質量受到巨大的影響，因此，在進行建筑的不規則結構設計時，需要盡量減少薄弱部位的產生概率，通過對建筑設計水平的提升，使不規則性問題得到有效的解決，使建筑的安全性要求以及美觀性要求得到有效的滿足。