建筑結構設計中不規則性問題探究

晏 偉

中信建筑設計研究總院有限公司（430010）

1 建筑設計的不規則性

隨著城市化進程不斷發展，人們對建筑設計的要求不斷提高，在追求安全、舒適的同時，也在追求建筑結構風格的新穎和獨特。建筑工程中不規則主要劃分為兩種:一種是豎向的不規則，另一種是平面的不規則。豎向的不規則主要包括側向剛度不規則、豎向抗側力構件不連續、樓層承載力突變。平面的不規則主要包括扭轉不規則、凹凸不規則和樓板局部不連續。

2 建筑結構設計中不規則性問題

2.1 偏心距的問題

一般情況下，建筑結構的扭轉效應與結構相對于偏心距是線性函數的關系，所以想要降低結構不規則性形成的結構扭轉問題，設計人員必須考慮偏心距相關問題[1]。

2.2 抗側與扭轉剛度的問題

建筑結構的扭轉效應與結構周期的比值平方是一個線性關系。設計人員應采取有效措施降低結構周期比，對結構的實際承載能力、扭轉效應等因素進行調整。如設計人員在設計剪力墻結構時，應當高度重視剪力墻的長度、位置及厚度，合理地選擇結構連梁截面，控制剛度，盡可能降低結構抗扭轉周期比，從而提升結構的抗扭剛度。

3 建筑結構設計中不規則性問題應對策略

3.1 保障偏心距的合理性

結構設計中，偏心距和扭轉效應呈現出線性關系，設計人員應當控制建筑物的結構平面布置，保證結構剛度與重心、質心等保持最大程度的重合，這樣可以更好地降低樓層端部的抗側力構件彈性位移，控制建筑物的扭轉效應[2]。為了盡可能降低偏心距，需要先準確測量，并對結構剛心、質心作精細分析，調整結構平面布置，盡可能保證剛心、質心接近。對于質量與剛度分布不均勻的結構，可以考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響，應采用有效措施降低偏心對于結構性能產生的不利影響。

3.2 保證剛度與整體性

在結構設計過程中，需要有意識地保證建筑的抗側剛度以及整體性，以便更好地應對不規則性問題。相對于襯砌結構而言，混凝土結構可以保持更好的抗震性。對于剪力墻結構、框架剪力墻結構，應合理布置豎向構件，保證剛度的均勻，以便更好地保持結構整體性。剪力墻在豎向應當上、下連續貫通，保證側向剛度下大上小，逐漸均勻變化，否則在地震作用下某些樓層或部位將形成軟弱層或薄弱層而嚴重損壞。在平面上剪力墻應當雙向設置，遵循均勻、對稱的原則。在整體性方面，建筑立面應盡量采用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，避免采用帶有突然變化的階梯形立面。

3.3 設置防震縫

抗震設計時，應根據建筑功能要求，合理調整平面形狀和結構布置，盡量避免設置防震縫。當結構平面或豎向布置不規則，或不能調整時，可考慮設置防震縫，將復雜結構劃分為幾個較為規則、簡單的結構單元，以利于減少房屋的扭轉，改善結構的抗震性能。但根據對汶川、玉樹等地的震害調查表明，按規范要求確定的防震縫寬度，在強烈地震下仍有可能發生碰撞，因此應在有條件的前提下盡量加寬防震縫寬度。防震縫兩側結構體系不同時，應按不利的結構類型確定防震縫寬度。對重要部位或復雜部位可考慮按“中震”確定防震縫的寬度，注意采取大震防跌落措施。防震縫兩側的建筑應設置均勻對稱且有利于減小結構扭轉的防撞墻，有條件時應適當加大兩側結構的側向剛度，以減小結構的水平位移量值。

4 結語

伴隨著社會經濟水平的不斷提高，建筑結構的質量已經成為社會各界關注的焦點。但是，隨著建筑領域的持續發展，建筑結構的安全性能、穩定性能等方面仍然與發達國家存在比較大的差異，所以在建筑結構設計方面尤其是不規則結構設計方面仍然需要不斷改善和優化，從而推動建筑經濟持續發展。