對建筑結構設計不規則性問題的探討

摘? ? 要：近些年來，我國城市建設水平逐漸提高，建筑行業有了長足的發展，為了滿足特殊的民用與工業建筑需求，各類不規則建筑開始浮現，例如平面凹凸大，樓板開洞大，層高差異大等，對于此類建筑，有必要展開深入研究。本文簡略從平面、豎向以及建筑結構自身不規則三個方面入手闡述了不規則建筑結構的特點，并針對當前普遍存在的建筑結構設計不規則問題，提出了幾點應對措施。

關鍵詞：建筑工程;結構設計;不規則

1? 引言

時代發展使得人們的生活水平有所好轉，但卻給建筑行業帶來了不小的挑戰，在城市化進程不斷推進的時代背景下，原本所使用的對稱式設計已經無法與當前建筑工程的性能相符，而各種不規則建筑的出現對于建筑工程結構本身的安全性與穩定性帶來了隱患，由此可見解決建筑結構設計不規則性問題的重要性。

2? 不規則建筑結構的特點

工程概況：某學校一單體，長度82.6m，左側寬度20m，右側寬度10.4m，局部收進8.6m（收進長度40.0m）單體高度：底層4.3m，除底層以外層高均為3.9m，一共五層。處于保障建筑立面完整性的考量，決定不設置抗震縫，將建筑看作是一個整體進行設計，并設置該建筑的抗地震烈度為Ⅶ。

2.1? 平面不規則

不規則建筑結構具有平面不規則的特點。與以往的對稱式建筑工程相比，在前期的設計工作階段，不規則建筑在平面設計方面便與其有著較大的差異性。首先，不規則建筑的扭轉與對稱式建筑工程相比也具有不規則性，所以每一層樓所具有的最大彈性水平位移比樓層兩端的位移平均值大一倍左右，該現象直接制約了建筑工程正常開展的平面設計工作。所以會使得結構面會向一側凹進。

2.2? 豎向不規則

除了平面不規則以外，豎向不規則也是不規則建筑的特點之一，該特點一般體現在樓層間的承載力以及樓層間的質量上，不規則建筑與以往的對稱式建筑相比，內力大多是從下向上進行傳遞的，極大可能會使得樓層間的質量出現問題。基于此，在實際開展設計工作的過程中，相關工作人員應加強對這一方面的重視，既要對樓層的抗側力進行計算，還要明確外部應力的實際條件。若是存在樓層存在豎向抗側力不規則的現象，便會造成樓層承載力產生突變，危害建筑工程的整體穩定性，還會降低其實際的使用年限。基于此，工作人員要對建筑工程每一層樓的收進水平尺度進行精確計算，同時把它看作是外部的應力條件，計算出從下到上承載力所具有的水平波動情況，在此基礎上實現不規則建筑結構的科學設計。

2.3? 建筑自身結構不規則

不規則建筑結構本身的結構不規則，這使得工作人員很難對其中心進行把握，同時使得其設計風險有所增加，致使軸線與建筑整體的質心不相符，既降低了建筑工程的穩定性，還影響了其固有的剛度。管理人員務必要加強對這一問題的重視程度，并強化對建筑工程自身不規則性在建筑工程設計工作影響方面的研究，在提升建筑工程整體質量的條件下，增強其穩定性設計。

3? 建筑結構設計不規則性問題及其應對措施

3.1? 平面不規則問題

對于建筑結構來說，其平面不規則主要分為扭轉不規則、凹凸不規則以及樓板不連續三種。相關調查研究表明，若是建筑結構內樓層水平位移的數值為其平均位移的1.2倍時，則極有可能會出現建筑的扭轉不規則問題，此時若是外界出現比較大的震動，便會嚴重影響建筑物自身的穩定性。基于此，工作人員應采取適當的加強措施，將扭轉一側的豎向構件內力放大，同時控制好柱軸壓比限制，使其比規范值小，并相應加強縱筋率以及配筋率。凹凸不規則指的是建筑結構平面向內凹進，此時建筑結構內部的外部投影相當于總尺寸的35%。之所以會出現凹凸不規則，主要是由于該建筑結構在平面上有著較大的長度，影響了建筑結構原本的抗震性。對于建筑結構不規則來說，樓板不連續是其中較為重要的特點之一，若是其剛度同尺寸之間未能形成協調的比例，便會制約建筑結構抗震性能的提升，更有甚者還會對居民的生命財產安全造成嚴重損失。針對樓板不連續的問題，可以適當加大腰筋配筋以及洞口周邊梁配筋，并于上部架立鋼筋強化對于縱筋貫通等方式的使用。

3.2? 結構側剛度問題

為了能夠高效地完成對于結構側剛度的測算，設計師應事先對剪力墻厚度以及長度的確定，并明確結構邊上的拉伸量，與此同時，扭矩效應同建筑結構側剛度還有著密不可分的關系。筆者在經過研究之后發現，結構周期在一定程度上影響著結構扭矩效應，周期越小，結構扭矩便有著越大的剛度，反之，若是結構扭矩具有較大的周期，其剛度則會隨之減小。因此設計師務必要加強對于該問題的重視，盡可能縮小不規則建筑工程結構設計中的結構扭矩周期，進而實現扭矩剛度的增加。

相關數據表明，結構的抗側剛度與建筑結構中的不規則性問題有著密切聯系，設計師可以通過針對性地加強結構的抗側剛度性能，以起到緩解不規則性問題影響的作用。可以利用一個平方值函數公式對結構自身的振動周期以及扭轉現象進行描述，在對設計受力方案進行設計的過程中，設計師應抓住這一內容，科學推算出結構本身的實際受力狀況，再利用相應的函數比例關系，減少其自身診斷時間。設計師在進行實際測算時應強化對與現代化科學技術的應用，并對建筑墻體的實際高度與長度進行合理設置以及修改，盡量使結構剛度遠離墻體中心。除此以外，設計師還可適當應用對墻體的邊緣結構進行加固的手段，科學規劃振動周期，此舉不僅能夠實現建筑結構自身抗側剛度性能的增強，還能夠實現建筑物整體剛度的有效增加。

3.3? 周邊抗扭件抗剪力問題

對于建筑構件設計來說，建筑構件的抗剪設計是較為關鍵的部分，無論是建筑的基礎、梁板還是構件柱，受到剪力的影響都比較大，若是存在結構自身抗剪性能欠缺的問題，便有可能造成建筑裂縫，甚至會對其整體結構性能起到損害作用。在設計抗剪構件的過程中，設計師應先對建筑構件的抗剪力指標進行詳細了解，明確構件的實際荷載，并在此基礎上完成安全設計工作。設計師要保證當荷載達到最大值時，構件的抗剪能力依然可以實現彈性塑變，而在荷載撤離之后還能夠使其恢復，不會永久發生形變，損害建筑構件的正常性能。因此，設計師在設計的過程中應適當引入放下較為先進的相關科學技術，開展抗剪檢驗的工作，并在應用信息技術的基礎上完成抗剪設計，特別是對于部分鋼結構建筑來說，為了能夠切實保障建筑結構本身的安全性能，應采用碗扣式設計。另外，設計師在開展抗剪設計工作的同時還應適當進行地震荷載檢驗，保障建筑構件即便是在地震波的影響下，仍能夠進行彈性塑變。一般來說，適當提高建筑主體邊緣構件的抗剪能力，可以實現建筑工程整體抗震能力的增強，緩解地震對建筑工程所造成的損害。基于此，設計人員既要保障建筑工程的經濟性，還要適當增強建筑工程結構的抗剪能力，保證其始終處于彈性狀態[3]。

4? 結論

總而言之，在當前我國的高層建筑結構設計中，不規則建筑結構是十分重要的組成部分，對其展開深入的研究和探索有助于建筑自身穩定性與安全性的提高。因此，建筑設計人員務必要綜合考慮各方面影響因素，并結合建筑的實際情況，通過采取科學合理的手段，降低不規則結構設計的風險，進而促進建筑行業整體的持續平穩發展。

參考文獻：

[1] 安利軍.淺談高層建筑結構設計不規則性的應用[J].建材與裝飾，2019（1）：131～132.

[2] 羅坤生.建筑結構設計不規則性問題探討[J].裝飾裝修天地，2018（14）：171～172.

[3] 何浩亮.高層建筑結構設計不規則性的研究與應用[J].建筑與裝飾，2019（5）：43.

作者簡介：

章捷 （1980—）男，安徽合肥市人，大學本科，高級工程師，從事建筑工程結構設計工作。