高层建筑结构设计不规则性研究
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摘要：随着近几年我国经济的快速发展，我国的建筑行业也随之发展起来，建筑在设计上的创新性也越来越突出，建筑结构的不规则性也不断的出现，这就给建筑设计提出了更高的要求，要想确保建筑设计的质量和安全，就必须严格的以规范作为设计的依据，进而不断的提高建筑的美观性。
现在的建筑设计风格日益凸显其多样化趋势，所以对于它结构设计的不规则性也同样出现了多样化倾向。其中平面布局、水平受力、竖直受力以及刚度等是其中比较突出的几个方面。在具体的建筑结构设计的实施中，设计人员需要准确的找到结构的不规则点，进而认真的设定建筑结构设计方案。由于不规则性的结构会使整体结构的作用力降低，同时使建筑的安全性和可靠性也随之下降，所以需要设计人员和施工人员不断的加强对建筑不规则结构的重视。
1高层建筑结构中不规则性的现状分析
最近几年，我国经济的发展非常之快，随之我国老百姓的生活水平也不断的提高，加上城市化进程的不断加快，对建筑的类别和建筑高度等方面都提出了更高的要求，这就使建筑行业得到了不断的发展和革新。建筑工程设计为了更好的适应当前城市的发展，进一步迎合现今市场的需求，首先从设计的理念方面打破了高层建筑设计上要求建筑结构规则、对称的传统。建筑设计师为了自己设计的建筑更加的新颖别致、独树一帜，使之成为城市里的一道靓丽风景，通常都会在高层建筑的方案中增加不规则性的设计，这实际上给建筑结构的设计带来了极大的难度和全新的挑战。
2高层建筑结构设计不规则的特点和形势
不断提升的城市化水平和不断发展的建筑行业，使人们对建筑结构的要求也随之提升，大部分人都希望建筑在确保安全性的前提下，还能够确保其外观的美观性，同时现代的建筑设计行业也在不断地发展和完善之中，因此建筑设计人员在将建筑设计落实到实际当中的同时，也在不断丰富和更新自己的设计理念和设计知识，只有这样才能够更好地满足人们对建筑设计的需求。当今时代是一个个性张扬的新时代，人们希望自己居住的建筑环境独具特色，因此建筑结构的不规则性也更加的突出，虽然这些风格迥异的建筑从某种程度上提升了整个城市的风貌，但同时也是对建筑设计和建设的更高要求，建筑的设计人员和施工人员需要在技术上投入更多的精力，同时也需要建筑建设的成本不断的增加。
3高层建筑结构存在不规则性的种类
3.1平面设计不规则的类型
平面不规则的类型同城表现为三种形式：第一是楼层的弹性水平位移比它两端的弹性水平位移的平均值要高出1.1～1.2倍。这样的情况为“扭转不规则”，导致这种现象的原因是水平作用力的结果。第二是设计平面凹凸度不规则。第三是楼板开都面积比楼板面积大出1/3，有时还会造成错层现象。表现为楼板局部不连续，致使楼板尺寸和平面刚度急剧变化。这三种情况都能使建筑结构不规则。
3.2竖向不规则的类型
造成高层建筑不规则性的另一方面是“竖向不规则”。据有些资料记载：“在一是侧向刚度的不规则性，该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层或出屋面小建筑外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%；二是竖向抗侧力构件不连续，竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递；三是楼层的承载力出现了较大幅度的变化，衡量措施就是层间抗侧力结构的受剪承载力不超过其相邻上一层的4/5。”这时就会显现出建筑的不规则现象。这种不规则现象的存在无疑会在发生地震的时候，建筑结构在平面分布不规则的位置，损毁是最为严重的，同时如果“整体结构的核心与刚度作用偏离较大情况下或者是在扭转刚度过小的结构中。”对建筑的损毁程度也是较为显著的。由此而言，我们的建筑结构工程师再设计高层建筑时一定要提高自己的设计技巧和审美观点。对高层建筑结构设计的过程考虑其抗震性能和安全性能，同时对建筑的主体结构的实际扭转效应必须进行严格的控制。目前国内已经有了解决这方面问题的方法，一是最大程度地确保结构在空间和平面上的对称性，使其具备一定的分布规则，尽量避免出现比较大的偏心作用，进而科学地降低主体结构的扭转效应；二是在建筑结构规定的有效范围之内，最大程度地使建筑的扭转刚度值得到增加，以加大对扭转作用的抵抗能力。”这些方法目前都是行之有效的。
4高层建筑结构设计不规则性的应用
对于不规则结构在实际的应用中，体现出一定的弊端，尤其是在地震的作用下，建筑结构中不规则的部位容易受到损坏，而且刚度作用较大的结构受到的损害尤为剧烈。为了改善这一问题，需要建筑设计工作人员在进行高层建筑不规则结构设计的过程中，加强对这些部分的控制，同时也要对主体结构加强重视。通常情况下，采取的具体措施主要有：保证平面结构的对称性，使得结构的分布具有一定的规则性，这样才能保证空间的稳定性，进而减少整个建筑结构的扭转性。要根据设计方案来对建筑结构的扭转刚度值控制在相应的范围内，最大限度地保证建筑结构的抗扭刚度。具体来说可以从以下几个方面来进行具体的分析：
4.1尽量减少高层建筑结构相对偏心距
在多数的建筑结构中，高层建筑的扭转程度和偏心距之间存在着明显的联系性。因此，为了减少建筑结构扭转效应的发生，就应该从偏心距的角度入手，改变其参数值。这种做法不仅有效地改善了平面分布的不合理状况，同时也减少了高层主体结构的相对偏心距，进而可以分析出结构中心和刚度中心的相对位置。
4.2改善高层建筑结构抗侧与抗扭刚度
我们在实际的高层建筑施工过程中发现，很多小高层的主体结构出现了扭转效应和结构自我震动周期的平方值保持着线性函数的关系这表明，我们在进行高层主体结构设计的时候,，应该通过合理地降低建筑结构自我诊断的周期长短的方式来降低高层主体结构的扭转效应。对于关剪力墙的有关设计,需要在有效的区域范围之内进行墙体的长度或者厚度的科学性调节，使高层建筑的主体结构的抗扭刚度在实际应用中得到改变。一般情况下，我们采用在主体结构的边缘处对柱梁进行布置，进而使高层建筑主体结构的自我震动周期降低,使高层主体抗扭刚度得到改善。
4.3增强高层主体结构边缘件抗剪强度
在高层建筑的的主体结构边缘构件的抗剪强度设计中，最重要的一点就是要保证其合理性。一旦设计不合理，就会在施工中出现,较大的额外力作用,使建筑主体结构的边缘构件发生严重的的破坏。据建筑行业的权威人士们的相关研究表明,“假如高层建筑长期处于非弹性阶段,本来具有规则性的建筑在受到多重地震作用的影响下就会因为变形而出现偏心的情况。”因此，要想让高层主体结构的抗震性能增强，能抵抗自然灾害的破坏，,它的边缘构件的抗剪强度必须增强,这样即使受到了较为明显的额外力作用，整体的建筑结构也能够通过自身的弹性作用而恢复正常。
4.4防震缝建立的科学性
对于科学的防震缝问题，我们的建筑设计者和工程技术人员，都经历了苦苦的研究，并在实践中进行了检测。我们发现空间和平面形体复杂的高层建筑由于受多种原因的影响,很难将某些复杂的结构，设计成有规则性的整体,这时，就需要建立一套防震缝的手段来确保工程项目的整体质量不受到损坏。这种方式就是根据建筑物的主体的客观性来进行。尊重客观也是我们建筑行业进行建筑设计的科学管理的一项主要内容。
5结束语
在整个工程建设的过程中，高层建筑的不规则性会直接对楼体结构的平面分布构成明显的影响，这就需要及时的改进设计中薄弱的环节，确保其安全性。在建筑设计中，设计人员保证设计的合理性，适时的采用新技术和新理念，尽量减少因为结构的不规则性而给建筑带来的负面影响，尽量在确保建筑美观的同时保证建筑的质量。
参考文献：
[1]安志宏.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[D].吉林大学,2004.
[2]焦建,惠金凤.生态文明视域下的建筑设计要点分析[J].住宅与房地产,2016,12:42
作者：倪健 单位：杭州同瀚建筑设计有限公司
