淺談高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計的應用

摘要：隨著城市化進程不斷加快，我國高層建筑數(shù)量逐年增長，同時，高層建筑中不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題與不足也逐漸顯現(xiàn)。本文簡要分析了國內(nèi)高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀及類型，在此基礎(chǔ)上提出一系列設(shè)計對策，旨在解決不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計實際應用問題，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;不規(guī)則結(jié)構(gòu);設(shè)計對策;應用

近年來，國民經(jīng)濟快速增長、人們生活水平不斷提高，對建筑的需求和要求也日漸提高，尤其是高層建筑，更推動了整個建筑行業(yè)的全面發(fā)展。高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性設(shè)計越來越受到廣泛關(guān)注，由于不規(guī)則結(jié)構(gòu)可對建筑物穩(wěn)定性造成不同程度影響，因此對建筑設(shè)計人員也提出了更高要求[1]。全面深入研究高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計對策具有不容忽視的實際意義。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計發(fā)展及類型

（一）發(fā)展現(xiàn)狀

高層建筑結(jié)構(gòu)新穎化是人們欣賞水平提高以及城市美觀需求的必然趨勢，是現(xiàn)階段城市化發(fā)展建筑設(shè)計的主流。但高層建筑不規(guī)則設(shè)計時需充分考慮多方面因素，以確保在設(shè)計的建筑形勢下不影響建筑穩(wěn)定性和安全性。施工場地的客觀環(huán)境、地區(qū)天氣變化等條件因素都會對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計造成一定影響，在此基礎(chǔ)上進一步設(shè)計才可滿足功能、美觀等需求。不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計日益增多，表現(xiàn)形式也多種多樣，主要可分為平面和垂直受力個方向。建筑設(shè)計人員通常要根據(jù)工程規(guī)模、用途、方案等進行設(shè)定，在實際建造過程中還需不斷核查修正。

（二）類型劃分

我國根據(jù)建筑物抗震能力規(guī)范通常將建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性劃分為一般不規(guī)則、特殊不規(guī)則、嚴重不規(guī)則三個等級，不同程度的建筑結(jié)構(gòu)必須嚴格按照規(guī)定加強相應防范。高層建筑平面不規(guī)則類型是指平面及立面外觀不規(guī)則或不對稱，這類建筑的質(zhì)量、強度分布往往也不能滿足規(guī)則或?qū)ΨQ要求。平面不規(guī)則類型還可進一步分為凹凸不規(guī)則、扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、局部樓板不連續(xù)等形式。設(shè)計過程中平面質(zhì)量偏心問題需參照國家規(guī)定通過增加邊界結(jié)構(gòu)體地震作用來盡可能減小影響;平面強度偏心則主要受鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)部件、混凝土等影響，依賴于建筑材料的選擇;另外，平面剛度偏心也是設(shè)計師需考慮的一項重要內(nèi)容，包括平面內(nèi)剛度和外剛度，前者是與載荷作用同向的剛度，后者是與載荷作用垂直方向的剛度，載荷不同可導致平面剛度產(chǎn)生不唯一性。高層建筑豎向不規(guī)則類型較為常見，可進一步分為豎向抗側(cè)力構(gòu)建不連續(xù)、樓層承載力突變、側(cè)向剛度不規(guī)則等形式。高層建筑物豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)主要影響樓層建造的承載力。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計對策

（一）盡可能減小建筑結(jié)構(gòu)的偏心距

實踐證明，建筑物的扭轉(zhuǎn)效應與相對偏心距之間具有一定的線性關(guān)系，因此設(shè)計結(jié)構(gòu)時盡可能減小建筑結(jié)構(gòu)偏心距是降低不規(guī)則結(jié)構(gòu)對高層建筑造成扭轉(zhuǎn)效應的有效辦法[2]。設(shè)計人員可對縮小樓層位移比例，進一步調(diào)整建筑平面結(jié)構(gòu)，以確保各個平面架構(gòu)科學合理。例如在某項建筑工程中，建立相關(guān)參數(shù)計算模型，在初步計算分析不規(guī)則結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對建筑結(jié)構(gòu)平面的質(zhì)量中心和剛度中心加以調(diào)整。此外，有必要結(jié)合既往資料和數(shù)據(jù)對比分析實際建筑結(jié)構(gòu)剛度，從而更準確的判斷和提高建筑構(gòu)件抗側(cè)力。

（二）考慮在建筑結(jié)構(gòu)中加入防震縫

防震縫可將不規(guī)則建筑整體劃分為相對簡單、結(jié)構(gòu)規(guī)則的建筑物，一方面減小外形復雜、結(jié)構(gòu)不規(guī)則對建筑安全穩(wěn)定性的影響，另一方面還能提高整體建筑抗震性能。防震縫有雙墻和雙柱兩種模式，用于建筑基礎(chǔ)面加強建筑高度，施工時需注意，防震縫尺寸最小范圍應為50-100mm之間。防震縫可將兩側(cè)墻體分為獨立單元，既保證獨立單元結(jié)構(gòu)均勻、體型簡單，又滿足防震性能需求。當實際建筑主體結(jié)構(gòu)過于復雜難以設(shè)置防震縫時，可采取措施對易損建筑部位加強設(shè)計，以提高整體堅固程度和穩(wěn)定性能[3]。

（三）合理加強高層建筑結(jié)構(gòu)抗剪力

高層建筑面對高強度震動時，僅靠上述兩點方案難以滿足國家具體規(guī)范[4]，加強對建筑結(jié)構(gòu)抗剪力可有效提高抗震性能在強烈震動時確保建筑彈性完整。例如，某建筑工程施工時發(fā)現(xiàn)，非彈性時期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可時建筑水平方向受到震動影響，從而產(chǎn)生形變，導致結(jié)構(gòu)偏心，此時提高抗剪力設(shè)計結(jié)構(gòu)就可很好的避免這一現(xiàn)象。保障高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的根本條件即在于保持縱橫安全性。

三、結(jié)束語

我國現(xiàn)階段高層建筑中不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計較為常見，深入研究探討不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計對高層建筑整體影響以及實際應用，可全面提高建筑質(zhì)量，延長使用壽命。高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計在實際應用中仍存在不足之處，建筑設(shè)計人員應當不斷學習，提高專業(yè)技術(shù)水平，最大限度減少結(jié)構(gòu)不規(guī)則造成的不利影響。

參考文獻：

[1]吳維喜.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)則性的實際應用探索[J].四川水泥，2018，No.261（5）：87.

[2]張春.高層住宅建筑常見結(jié)構(gòu)不規(guī)則類型及分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（20）：189-191.

[3]李祖維.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)則性的研究和應用[J].建材與裝飾，2018，No.529（20）：140.

[4]余鋒.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)選型技術(shù)的發(fā)展和應用[J].住宅與房地產(chǎn)，2018，No.500（15）：9.

作者簡介：李靜（1984.3-），女，河北石家莊，碩士研究生，講師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)。