高層建筑不規則結構設計要點分析

文/楊家智 常德市天城規劃建筑設計有限公司 湖南常德 415000

在當前我國科學技術不斷進步和快速發展的背景下，我國建筑行業在發展過程中的整體勢頭普遍比較良好。建筑行業快速穩定的發展，不僅可以滿足人們在日常生活過程中對建筑物提出的個性化需求，而且還可以推動國民經濟的增長和發展。特別是在當代社會經濟不斷快速發展的背景下，城市化進程的推進速度越來越快，促使在規劃和建設過程中的范圍也越來越大。在這種背景下，為了從根本上順應當代社會在發展過程中的潮流趨勢，已經逐漸打破傳統建筑物必須要對稱的這種理念和要求。在對現代建筑物進行規劃和建設過程中，逐漸將不規則的結構設計作為主要的設計理念，這樣不僅可以將建筑物在建設過程中的獨特性特征充分發揮出來，而且還意味著我國建筑行業在發展過程中的整體方向有了明顯的轉變。

1、高層建筑不規則結構的類型

1.1 平面不規則

隨著當代社會經濟的快速發展，高層建筑已經逐漸成為當代社會在發展過程中非常重要的一部分。高層建筑在規劃和建設過程中，不僅可以體現出一個城市的發展面貌，而且對于城市自身的發展而言，高層建筑已經逐漸成為一種具有標志性特征的建筑類型。特別是近年來，建筑風格、建設設計潮流以及思想意識都發生了一定的改變，對高層建筑進行結構設計時，已經不再只是單純的局限在傳統的對稱范圍之內，而是在實踐中以不規則的結構類型作為主要的設計標準和要求。平面不規則在設計過程中，其主要會涉及到樓板局部相互之間并不會實現連接，或者是凹凸不規則等[1]。如圖1所示。這些類型在表現過程中具有明顯的差異性，同時在結構設計過程中，與其相對應的處理方法也具有非常大的差別。

在與實際情況進行結合分析時，發現在對高層建筑自身的不規則結構進行設計時，要與高層建筑的特點進行有效結合，這樣才可以在實踐中提出有針對性的設計思路和方法。眾所周知，雖然高層建筑在建設過程中，可以盡可能節省對土地資源的過度消耗，但是高層建筑在建設過程中，其荷載普遍比較大，同時高度也比較高。在這種背景下，由于會受到平面質量的偏心影響，所以建筑物自身的結構穩定性就會受到影響。在平面不規則結構的具體設計和建設過程中，平面質量出現的偏心問題，通常情況下都是由于受到結構構件設計的影響所導致。如果在設計以及具體實施過程中，無法及時有針對性的對質量偏心問題進行處理，那么不僅其設計的效果無法達到規范化的標準要求，而且還會導致后期結構在使用過程中的質量和安全穩定性受到嚴重影響。在針對這種類型問題進行處理時，要結合實際情況，積極采取有針對性的措施，加大邊榀結構，這樣可以實現對偏心的降低處理，有利于促使建筑結構自身的穩定性和抗震性得到有效提升。

圖1 平面不規則結構設計理念在高層建筑結構設計中的應用示意圖

1.2 豎向不規則

在建筑結構設計過程中，在豎向方面也可以體現不規則性的基本原則和設計理念，這種豎向的不規則設計在實踐中也比較常見，比如廣州比較著名的“小蠻腰”。在與實際情況進行結合分析時，發現豎向的這種不規則設計在具體實施過程中，會直接導致樓層自身的承載力出現一定的變化。在具體分析和研究過程中，如果在設計時并沒有意識到計算在其中的重要性，那么很容易導致項目在建設過程中的困難程度有所增加。與此同時，項目在實際應用過程中，其無論是在使用壽命方面或者是在安全穩定性方面，都會受到一定的影響。豎向不規則設計理念在實際應用過程中，通常情況下，可以將其劃分為豎向抗側力構件不規則、樓層承載力突變等幾種不同的類型[2]。如圖2所示。在高層結構設計過程中，如果遇到豎向不規則的情況，那么最重要的解決措施之一就是要通過對大量數據進行模擬和計算，這樣做的根本目的是為了促使豎向不規則對建筑自身結構穩定性的影響可以得到有效控制。通過這種方式在實踐中的有效落實，對建筑物自身的使用壽命延長而言，具有實質性意義，同時還可以為建筑結構在實際應用過程中的安全性和穩定性提升提供有效保障。

圖2 豎向不規則設計在高層建筑不規則結構設計中的應用示意圖

2、高層建筑不規則結構設計要點分析

2.1 減少建筑結構的相對偏心距

高層建筑在設計過程中，結構設計在其中具有非常重要的影響和作用。特別是在當代社會經濟快速發展的背景下，不規則結構設計理念被提出，同時在實踐中得到了廣泛應用，逐漸成為當代建筑行業在發展過程中的特色。在高層建筑的不規則結構設計過程中，不僅要體現出特色，而且還要盡可能保證結構在后期使用過程中的安全性和穩定性。在實踐中，要積極采取有針對性的措施，盡可能減少高層建筑結構自身的相對偏心距，這樣做的根本目的是為了降低建筑結構在實際應用過程中的扭轉效應。在對偏心距進行降低處理時，比較常見的方法就是促使樓層相互之間的位移比可以得到有效的降低，同時還要結合實際情況，對建筑結構自身的不規則平面布局等進行科學合理的調整[3]。在與實際情況進行結合分析時，發現在實踐中建筑的偏心距通常情況下，與扭轉效應之間會呈現出線性的關系。所以在這種背景下，在具體操作過程中，要想從根本上降低偏心距，必須要采取有針對性的策略和措施，這樣才可以在實踐中降低建筑結構的扭轉效應，對建筑結構自身的穩定性提升而言，具有實質性意義。

2.2 調整建筑結構抗側剛度和抗扭剛度比

在與實際情況進行結合分析時，發現在實踐中有相關文獻資料當中指出，建筑結構自身的扭轉效應與結構的周期比之間會呈現出線性關系特征。在與這一特征進行結合時，可以對結構的抗側剛度、抗扭剛度比進行有針對性的調整和利用，這樣可以促使結構自身的扭轉效應也可以在實踐中得到有效控制。在具體操作過程中，為了實現這一根本目的，要與實際情況進行結合，對一些加厚的剪力墻進行科學合理的利用，直接將其在建筑結構邊上進行拉梁的設置，這樣可以實現對不規則結構的合理設計。

結語：

當代社會經濟的快速發展，促使人們在日常生活過程中的整體生活質量和水平有了明顯的提升。特別是在建筑越來越多樣化的背景下，不規則結構設計理念的提出和在實踐中的有效落實，已經逐漸成為當代建筑行業在發展過程中的一大特色。高層建筑的不規則結構在設計過程，要在平面和豎向這兩個角度出發，這樣不僅可以實現對其科學合理的控制，而且還可以為結構在后期使用過程中的安全性和穩定性提供保障。