高层建筑结构设计的不规则性概述

文/单齐云、沈东磊、高代明 青岛腾远设计事务所有限公司 山东青岛 266000

进入二十一世纪以后，我国的经济发展速度持续提升，人民的生活水平水涨船高，城市化进程不断推进，建筑行业的发展迎来了新的机遇，在这种情况下如何提升高层建筑结构设计的效果成为了我们研究的重要课题之一。很多设计感极强的高层建筑纷纷出现，给高层建筑结构设计人员带来了全新的挑战。

1、高层建筑不规则性的发展现状

经济的发展是一切行业进步的根源，因此在中国社会主义特色市场经济高度发展的情况下，我国的高新科技产业及一些附属产业也逐渐取得了全新的发展，特别是高层建筑的结构设计工作，正在迎来前所未有的机遇。设计工作者在进行设计的过程中必须要尽可能的调整设计思维，改变旧式的对称设计规则，从多样化角度入手改变设计风格，尽可能的采取不对称不规则的设计思路，从而有效的变更设计方案的最终成果，调整其视觉效果，保障高层建筑的整体美感。然而在这个过程中又会出现一个必然存在的问题，那就是不规则高层建筑的安全性和稳定性如何得到保障，这是我们在未来的高层建筑结构设计中必然要考虑的问题。

2、提高不规则高层建筑性能的主要措施

2.1 相对偏心距设计

不规则高层建筑的稳定性之所以无法得到保证，最主要的原因就是相对偏心距掌握不够准确，在实际的设计工作中我们逐渐发现，相对偏心距越大，建筑整体承受的扭转应力就会越大，可以说在某些自变量范围内二者呈现一种正比例关系。在高层建筑整体出现扭转效应的情况下，建筑所能承受的其余应力会缩减许多，这将会对高层建筑的承力性能造成极为严重的负面影响。因此，我们必须要采取一定的措施降低高层建筑的偏心距。具体来说，第一，我们需要认清高层建筑的设计用途和整体布局，从而把握高层建筑的重心位置，保证建筑结构设计的科学化发展。第二，我们还应该对之前的相关数据进行处理并在建筑图纸设计草案上标记出来，而后根据设计思路和设计过程的推进及时的更新设计数据，有效调整建筑结构设计的偏心距。第三，我们还应该有效的优化建筑结构设计，从而确保现有布局的合理性。在第二步骤中各种数据已经被详细的标注在了图纸上，而刚度中心自然也在此列，因而可以根据事先标注好的数据调整建筑的设计数据，保证其合理性。

2.2 构件抗剪强度设计

高层建筑的不规则设计中，我们必须要考虑到的就是如何保证其在地震等自然灾害的影响下仍然有一定的稳定性，建筑必须要自身具有一定弹性形变的能力，这样在地震中才能拥有良好的抗震性能，在震后迅速的恢复运行和使用。因此，在进行高层建筑不规则设计的时候，我们需要保证构件的抗剪性能。一般来说，高层建筑中具有弹性形变性能的主要就是钢筋结构，其承担了大部分形变产生的应力。所以我们必须要提高钢筋结构的抗剪强度，从而确保建筑的稳定性。就目前来看，根据建筑设计的一些标准，业内人士已经找到了一些行之有效的设计技术。比如说建筑钢架结构强度设计方面，已经开发和研究出了碗扣结构，应用这种设计结构以后钢筋和其余钢部件的抗剪能力将会得到有效的提升，在地震等自然灾害发生的情况下能够承受更大的形变拉力，另外碗扣结构还能够有效的缩减钢架构发生脱扣和离散的问题，确保钢结构能够为不规则高层建筑提供足够的支撑力。除此之外，对于不规则建筑中的一系列子系统而言，也可以充分的应用这种碗扣结构，从而最大程度上保障建筑的整体强度。

2.3 抗侧刚度和抗扭刚度比值确定

在现有的研究进展中我们可以看出，建筑的抗侧强度和周期之间有着不可分割的密切关系，也就是说抗侧强度和建筑的周期平方是反比例关系，换而言之，想要提升高层建筑的抗侧强度就必须要尽可能的缩减高层建筑的周期。为了达到这一目标，在进行建筑结构设计的过程中我们可以着力的提升墙体的厚度，并且增加剪力墙的长度，这样一来抗侧刚度将会得到有效的提升，另外在剪力墙设计的过程中，我们必须要尽可能的保证设计的合理性。特别需要提到的是，在设计过程中，为了确保不规则建筑的合理性和科学性，我们必须要保证不同数据的协调和准确。同时，为了尽可能的增强建筑的强度，我们还可以通过设计拉梁这种方法来实现设计目标，一般情况下拉梁会设计在建筑的结构边缘上，从源头上提升不规则高层建筑的抗扭能力，还能够有效的降低建筑的抗扭周期，从而提升建筑的抗震能力，在实际的结构设计中我们应该严格遵守有关的设计标准对拉梁的长度和位置进行确定，从而让拉梁真正产生效果。

2.4 科学增加高层建筑防震缝

想要确保高层建筑不规则设计的稳定性，我们还应该从增加防震缝的角度入手。在具体的建筑设计中，我们常常会遇到一些平面情况十分复杂的高层建筑，这种建筑往往不具备太突出的稳定性，一旦发生严重的外力扭曲其将会受到严重的影响，为了解决这种问题，设置防震缝势在必行。防震缝存在的意义就在于能够把一整个高层建筑分成几个小的抗震单元，从而提升工程的抗震性能。举个例子来说，在设计的时候可以充分利用抗震缝把高层建筑分成规则的几个独立空间，这样一来即使发生严重的外力扭转，高层建筑的整体稳定性也能得到保障。除此之外还可以对抗震性能更差的一侧进行着重的分析，对抗震缝的宽度加以调整，将其作为沉降缝使用。

结语：

总而言之，在建筑事业不断取得进步的前提下，高层建筑的不规则设计正在成为越来越多的设计人员选择和认可的设计思路，我们必须要采取多种多样的措施来保证其稳定性。