高層建筑結構設計不規則性的研究與應用

董麗娟　姜金垚

摘 要：隨著城市發展建設不斷的加速，使得城市的高層建筑數量和規模不斷的擴大，以此同時，高層建筑結構設計中的不規則性的相關問題也隨之顯現。本文分析了高層建筑結構設計不規則性的發展現狀和主要內容，詳細闡述了其主要類型以及解決高層建筑結構設計中不規則性產生的具體問題的應對措施。提升高層建筑的整體質量，促進城市高層建筑與社會經濟發展實際需求的有效融合。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;不規則性

引言

在進行項目建設時，由于所建設施常常會受到地形地質、資金、施工過程、空間剩余等多個方面的影響，或多或少都會引起一定的建筑物不規則性。高層建筑結構當中出現的不規則性主要體現在平面布局、水平和垂直受力、剛度和延性以及部分結構等層面。在實際建筑過程當中，工作人員需要對結構中存在的不規則點進行準確把握，并且還要根據對應的不規則點繪制出分布圖，以免這些不規則點會對結構方案設計以及建筑物規模設定等方面產生不利應用。通過對結構不規則性的研究，能夠及時發現結構設計當中薄弱環節，才能夠制定對應的處理對策，保證建筑結構的穩定與可靠性。

一、不規則高層建筑結構的發展現狀

現階段，我國的建筑工程項目的種類繁多，其需要考量其所面對的各類施工環境以及施工條件等外力因素，其受到多種外力因素的作用，使得建筑設施的結構無法保證絕對的規則性以及對稱性。通常建筑設施的不規則形主要表現在凹凸不平的表面上、部分建筑樓板的斷裂等方面。其建筑工程項目活動的開展必須要以建筑結構的不規則性位置為基準，不能影響到其建筑結構模型的構建，同時，其還應當確定出其結構的實際布置方案，找出建筑設施自身較為薄弱的部位，盡可能的去提升整體建筑結構自身的合理性。通常來說，不規則的建筑結構會導致其在水平方面產生偏心側力，同時還會導致其產生不同程度的扭轉變形，讓其結構的抗側力無法發揮出其效用，另外其還會加大其實際的施工成本，因此，相關的設計人員必須要懂得實時的調整建筑結構的設計方案，利用規則以及對稱等設計方式提升其建筑設施自身的結構性能。大多數的建筑施工人員會為了滿足城市化的發展需求，嘗試這建造一些極具創新性的建筑設施，目前，我國很多城市中都出現了較多的復雜的不規則結構，其結構的出現帶動了我國建筑行業的發展，會在一定程度上增加其建筑設施的美感，但是其設計以及構建也會給相關的施工設計人員帶來工作上的挑戰。

二、高層建筑不規則結構類型

平面不規則結構與豎向不規則結構是高層建筑不規則結構中的兩種主要類型，平面不規則結構主要體現在高層建筑平面扭曲，導致結構呈現不規則現象。高層建筑平面不規則結構的判斷標注主要是每一樓層自身最大的彈性水平位移大于該樓層兩端的彈性水平位移平均值的1.2倍，或者是最大的層間位移大該樓層兩端層間位移平均值的1.2倍。豎向不規則的類型，側向剛度不規則：判斷的標準是該樓層的側向剛度值大小小于與其相鄰上一樓層的70%，或者小于該樓層以上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%，排除頂層不算，樓層局部收進的水平向尺寸大于其相鄰下一層的25%。豎向抗側力構件不連續：判斷標準是豎直方向上的抗側力構件的內力通過水平轉換構件而向下傳遞。

三、不規則高層建筑結構設計措施

當地震來臨時，其會對一些不規則性的建筑結構設施產生極為強烈的破壞，另外其還會影響到該建筑設施的質量以及剛度偏心程度。其相關的施工人員應當找出不規則高層建筑結構設計的要點，處理好扭轉效應對其建筑結構破壞等的問題，在實際的施工過程中，要懂得合理的限制其扭轉效用。首先，要對建筑結構的平面不規則層面進行合理的布置，控制好其應用的強度，防止其出現過大偏心等的問題，降低其實際的扭轉效用;其次，需要在規定的范圍中提升其自身建筑結構的扭轉剛度，避免其剛度低下，無法精準的判定其自振周期。當其扭轉周期和平動周期相近時，其受到振動耦連的作用，其建筑結構的扭轉效用會比較明顯。

（一）降低建筑結構的相對偏心距

建筑結構的扭轉效應和相對偏心距的數值始終呈線性關系，想要改良其建筑結構的扭轉效應狀態，就需要實時的調整其樓層的位移比值，利用建筑結構平面布置方式，讓其建筑結構的質心可以更為貼合其剛心的位置。想要降低建筑結構偏心距，可以對其建筑結構平面的不規則性布置進行更為詳盡的計算和探究，依據其最初所計算出的數值，確定出其建筑結構的質心剛心等的位置，并對其數據進行比較，對抗側力構件進行調整。

（二）建筑結構抗側剛度和抗扭剛度比數值的調整

高層建筑結構的扭轉效應和其結構周期數值存在一定的連接關系，其二者平方始終呈線性的數值關系，因此，其相關的建筑設計施工人員在開展建筑設施設計的工作過程中，必須要考量其建筑結構的周期數值，盡可能的降低其周期，在對剪力墻進行設計時，需要控制好其潛力強的厚度以及長度等，在其相應的范圍內對其剪力墻的厚度數值等進行調整，盡可能的加長其剪力墻的長度，同時其還應當對一些和剛心距離比較遠的剪力墻進行高度的重視和調整，在其結構的邊緣位置上設立拉梁，另外其還應當降低其建筑結構實際的扭轉周期數值，對其周邊的連梁剛度進行實時的調整。

（三）周邊抗扭構件抗剪力的設計

想要保障高層建筑結構的穩定程度，就需要對其建筑設施所受到的振動以及承重力進行衡量，不能一味的對其結構進行布置和調整，經過實踐表明，如果其建筑結構始終處于一個非彈性的階段，那么其建筑設施所受到的地震效用就會隨其形態的變化而變化。如果考慮建筑結構的抗震性能，則應該強化那些受抗扭效應制約構件的抗剪性能，以便使得建筑結構可以在強震作用下保持整體彈性狀態。

（四）較小地震帶來的破壞，設置防震縫

在實際工程中經常會遇到平面形狀比較復雜的建筑結構，由于受到條件的限制導致不能把平面結構布置成規則的結構，此時便可以通過設置一定的防震縫將結構分成比較簡單的結構單元。在工程中適當的設置防震縫是十分有必要的，如：①需要設置抗震縫兩側的結構體系迥異或地震反應效應顯著不同時時，抗震縫的寬度便需要考慮不利一側的結構;②當相鄰建筑結構的基礎沉降量較大時，可以設置兼做沉降縫的的抗震縫。

四、結束語

綜上所述，不規則建筑結構不僅是我國目前的建筑結構設計中普遍現象，它也是高層建筑結構設計中的重要組成部分中的一種。重視并加強對高層建筑結構設計中不規則性的研究和分析，能有效提升建筑結構的安全性和穩定性，保障建筑物的整體質量，延長建筑物的使用期限，保障人民的生命和財產安全。要更好的實現這一目標，則需要采取有效的措施，避免并減少不規則結構設計帶來的影響，全面提升建筑設計人員的設計水平和能力，在體現建筑結構個性特色的同時提升建筑物的抗震能力，保障建筑的整體質量。同時也使建筑企業獲取更多的經濟效益和社會效益，促進建筑行業健康穩定的發展。

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