高層建筑結構設計不規則性的研究與應用

沈玲華 （浙江科技學院土木與建筑工程學院，浙江 杭州 310023）

現階段，影響建筑工程建設的因素有很多，如工程造價、建筑空間和自然條件等。這些影響因素都會致使建筑結構出現一些不規則現象。不規則的主要表現是平面布局設計的不規則性，垂直受力和水平受力，建筑的抗重荷和延展性的能力等，在建筑實際工作中對科學的分布圖予以繪制，這樣可以防止在今后的設計和施工中出現不好的影響，在設計中加大不規則性研究力度可以就建筑建設中較為薄弱的環節展開調整，這有利于提升建筑的可靠性與安全性。

1 高層建筑結構設計不規則的概述

現階段，隨著建筑行業的高速發展，城市化趨勢日益明顯，因此社會大眾對建筑結構的質量要求越來越嚴格，人們在不僅要求確保建筑安全，同時還對其美觀性提出了要求。在此社會背景下，建筑設計行業得以迅速發展，基于此，建筑設計人員既要在平面中落實建筑設計，同時還要及時補充和更新自己的知識體系，唯有如此，才能使人們對建筑設計的需要得到滿足。現階段，我們正處于一個個性化張揚的時代，人們希望自己居住在一個充滿個性、特色的建筑物中，因此，建筑結構的不規則性得以充分彰顯。盡管這些建筑風格的外觀十分特別，在一定程度上提高了城市的整體面貌，但是對建筑設計和建設的要求也越來越為嚴格，建筑的設計和施工人員應更多的精力投入在技術上，同時也會顯著增加建筑建設成本。

2 高層建筑不規則結構的類型

立足于結構類型而言，建筑結構設計不規則行種類主要分為兩種類型，即平面不規則類型和豎向不規則類型。其中平面不規則類型主要包括：建筑結構的樓板連續性的缺乏、凹凸不規則、建筑平面結構的不規則扭轉等結構種類；而豎向不規則種類則包含：樓層承載力突變、豎向抗側力構件不規則、側向剛度不規則等結構類型。

2.1 平面不規則的類型

高層建筑平面結構的不規則行主要體現在樓板局部不連續、凹凸不規則、扭轉不規則等方面。首先，樓板結構連續性的缺乏主要原因是因為建筑結構的平面和樓板面積出現的劇烈變化導致的。其次，不規則的凹凸在借助建筑結構的投影尺寸上得以體現，同時其平面結構凹進的面積在30%以上。最后平面不規則扭轉主要是立足于每層樓房結構的兩端存在的彈性水平位移量展開判斷，若是樓層結構的水平位移量在平均值的1.2倍以上，那么建筑樓層結構就會發生不規則扭轉。

2.2 豎向不規則的類型

第一，側向剛度的不規則，衡量措施是該流程的側向剛度值在挨著上層樓層的70%以內；其次，豎直方向結構抗側列位置沒有連貫性，衡量措施是結構受力是通過水平設施展開輸送的；再者，樓層的承載力有明顯的改變，它的衡量措施是層間抗側力結構的受剪程度在一層中；最后，樓層間的重力改變特別明顯，它的衡量措施是樓層重量超過下層1.5倍。

高層建筑結構設計不規則的使用依靠研究人員的研究得出，在出現地震的情況時，平面分布不均勻是建筑結構破壞得最厲害的區域，在全部結構的重點和剛度作用偏差很大或者扭轉剛度太小的結構也有十分強烈的損毀。通過研究分析可知，扭轉作用和地震造成的水平晃動豎直作用相比，其對建筑有著更嚴重的損毀作用，這就需要有關的設計人員在對高層建筑結構展開設計時，要大力控制主體結構的扭轉效應，能夠挑選以下方式控制扭轉效應：第一點，最大化保持平面和空間上的對稱性，確保其的分布規章性，避免較大偏心作用的出現，從而將主體結構的扭轉效應科學減少。其次，在建筑結構有效的范圍內，把建筑扭轉剛度值大小的最大化提升，提升扭轉作用下的抵抗能力。

2 高層建筑結構不規則性的應對措施

廣大技術人員通過全面研究分析高層建筑中呈現出的不規則行后，其在地震中發生建筑結構破壞現象，諸多都是建筑自身的不規則發生了損傷，而研究人員在就此方面展開深層次的研究后，發現扭轉效益是造成建筑結構受到破壞的關鍵因素，所以建筑工程在開展不規則結構設計的時候一定要限制其中存在的扭轉效應，而一般常用的限制方式有下面幾點：

2.1 盡可能降低高層建筑結構相對偏心距

根據有關的分析和調查，高層建筑結構中的扭效應與相對偏心距在某些范圍中展現出線性函數關系，換言之，將樓體間的位移減少可以使主體結構扭轉效應所產生的不良影響減少。對此，應適當的調整偏心距，這樣就可以使結構的空間和平面的整體分布改善，可以增強結構之間的安全性和穩定性，在建筑施工時可以運用有效措施適當調整相對偏心距。首先要精確的計算具體的數據，立足于計算出的具體數值將一個合理的調整方案制定出來，同時還要把相對偏心距的位置明確的標在設計圖紙上，要全面、詳細地分析相關數據和資料，唯有如此，才可以更好地對高層建筑的結構設計予以規劃，確保其的合理性，這樣就能更為準確的調整建筑結構的偏心距。

2.2 按照現實情況提升建筑結構的抗側剛度與抗扭剛度

按照有關的分析情況得出，高層主體結構出現自我振動周期的扭轉情況與平方值中需要擁有線性的函數關系。所以，在高層結構研究時，能夠把建筑的結構自我診斷的時間長短科學的減少，從而讓高層主體結構能夠變小。在對有關的剪刀墻進行研究時，能夠根據改變墻體的大小的目的，在實際操作中把高層建筑的主體結構邊緣裝置柱梁的情況進行變化，從而讓高層主體的自我振動時間減少，同時，改變邊緣梁值提高也能發揮調整作用。

2.3 將高層主體結構邊緣構件的抗剪強度合理增強

若是只對高層建筑主體結構的分布進行協調，就不能獲得十分理想的設計效果，只要所發揮的額外力作用較大，它的主體結構就可能被永久破壞。通過有關研究人員的深入分析，發現如果是高層建筑在長時間中在非彈性階段，最開始有規則的建筑在多種地震的破壞下就會出現改變，從而出現偏心的缺陷。要讓高層主體結構抗震性能得到有力的保障，就一定要把邊緣構件的抗剪強度科學的提升，從而就算整體結構受到了較大的外力作用，也會受到自身彈性的影響，回到正常狀態。

2.4 設置防震縫

在對高層不規則建筑形式進行設計的時候，常常會對一些復雜性較強的架構的平面形狀進行應用，在實際情況的影響下，不能對規則的平面建筑結構進行合理設置，所以，借助防震縫將建筑結構有效的轉變為簡單的結構單元。在高層建筑設計中對不規則結構進行應用的時候，防震縫的的意義和作用極為顯著。若是存在不同應用的地震反應效應、各種體系結構的兩側防震縫，需要立足于實際寬度對設計防震縫展開實際研究。如果存在較大沉降的相鄰基本結構，防震縫能夠當成沉降縫。

3 結語

在工程建設施工時，高層建筑的不規則會對樓體結構的平面分布造成影響，要在設計施工中第一時間改進較為薄弱的環節，這樣才可以使其安全性得到保證。在建筑設計施工中設計人員要對設計的合理性予以增強，運用新理念、新技術，盡可能使結構的不規則性帶給建筑的消極影響減少，這樣可以使建筑美觀得到保證的同時，促進建筑質量的提高。