高层建筑结构设计不规则性的研究与应用

沈玲华 （浙江科技学院土木与建筑工程学院，浙江 杭州 310023）

现阶段，影响建筑工程建设的因素有很多，如工程造价、建筑空间和自然条件等。这些影响因素都会致使建筑结构出现一些不规则现象。不规则的主要表现是平面布局设计的不规则性，垂直受力和水平受力，建筑的抗重荷和延展性的能力等，在建筑实际工作中对科学的分布图予以绘制，这样可以防止在今后的设计和施工中出现不好的影响，在设计中加大不规则性研究力度可以就建筑建设中较为薄弱的环节展开调整，这有利于提升建筑的可靠性与安全性。

1 高层建筑结构设计不规则的概述

现阶段，随着建筑行业的高速发展，城市化趋势日益明显，因此社会大众对建筑结构的质量要求越来越严格，人们在不仅要求确保建筑安全，同时还对其美观性提出了要求。在此社会背景下，建筑设计行业得以迅速发展，基于此，建筑设计人员既要在平面中落实建筑设计，同时还要及时补充和更新自己的知识体系，唯有如此，才能使人们对建筑设计的需要得到满足。现阶段，我们正处于一个个性化张扬的时代，人们希望自己居住在一个充满个性、特色的建筑物中，因此，建筑结构的不规则性得以充分彰显。尽管这些建筑风格的外观十分特别，在一定程度上提高了城市的整体面貌，但是对建筑设计和建设的要求也越来越为严格，建筑的设计和施工人员应更多的精力投入在技术上，同时也会显著增加建筑建设成本。

2 高层建筑不规则结构的类型

立足于结构类型而言，建筑结构设计不规则行种类主要分为两种类型，即平面不规则类型和竖向不规则类型。其中平面不规则类型主要包括：建筑结构的楼板连续性的缺乏、凹凸不规则、建筑平面结构的不规则扭转等结构种类；而竖向不规则种类则包含：楼层承载力突变、竖向抗侧力构件不规则、侧向刚度不规则等结构类型。

2.1 平面不规则的类型

高层建筑平面结构的不规则行主要体现在楼板局部不连续、凹凸不规则、扭转不规则等方面。首先，楼板结构连续性的缺乏主要原因是因为建筑结构的平面和楼板面积出现的剧烈变化导致的。其次，不规则的凹凸在借助建筑结构的投影尺寸上得以体现，同时其平面结构凹进的面积在30%以上。最后平面不规则扭转主要是立足于每层楼房结构的两端存在的弹性水平位移量展开判断，若是楼层结构的水平位移量在平均值的1.2倍以上，那么建筑楼层结构就会发生不规则扭转。

2.2 竖向不规则的类型

第一，侧向刚度的不规则，衡量措施是该流程的侧向刚度值在挨着上层楼层的70%以内；其次，竖直方向结构抗侧列位置没有连贯性，衡量措施是结构受力是通过水平设施展开输送的；再者，楼层的承载力有明显的改变，它的衡量措施是层间抗侧力结构的受剪程度在一层中；最后，楼层间的重力改变特别明显，它的衡量措施是楼层重量超过下层1.5倍。

高层建筑结构设计不规则的使用依靠研究人员的研究得出，在出现地震的情况时，平面分布不均匀是建筑结构破坏得最厉害的区域，在全部结构的重点和刚度作用偏差很大或者扭转刚度太小的结构也有十分强烈的损毁。通过研究分析可知，扭转作用和地震造成的水平晃动竖直作用相比，其对建筑有着更严重的损毁作用，这就需要有关的设计人员在对高层建筑结构展开设计时，要大力控制主体结构的扭转效应，能够挑选以下方式控制扭转效应：第一点，最大化保持平面和空间上的对称性，确保其的分布规章性，避免较大偏心作用的出现，从而将主体结构的扭转效应科学减少。其次，在建筑结构有效的范围内，把建筑扭转刚度值大小的最大化提升，提升扭转作用下的抵抗能力。

2 高层建筑结构不规则性的应对措施

广大技术人员通过全面研究分析高层建筑中呈现出的不规则行后，其在地震中发生建筑结构破坏现象，诸多都是建筑自身的不规则发生了损伤，而研究人员在就此方面展开深层次的研究后，发现扭转效益是造成建筑结构受到破坏的关键因素，所以建筑工程在开展不规则结构设计的时候一定要限制其中存在的扭转效应，而一般常用的限制方式有下面几点：

2.1 尽可能降低高层建筑结构相对偏心距

根据有关的分析和调查，高层建筑结构中的扭效应与相对偏心距在某些范围中展现出线性函数关系，换言之，将楼体间的位移减少可以使主体结构扭转效应所产生的不良影响减少。对此，应适当的调整偏心距，这样就可以使结构的空间和平面的整体分布改善，可以增强结构之间的安全性和稳定性，在建筑施工时可以运用有效措施适当调整相对偏心距。首先要精确的计算具体的数据，立足于计算出的具体数值将一个合理的调整方案制定出来，同时还要把相对偏心距的位置明确的标在设计图纸上，要全面、详细地分析相关数据和资料，唯有如此，才可以更好地对高层建筑的结构设计予以规划，确保其的合理性，这样就能更为准确的调整建筑结构的偏心距。

2.2 按照现实情况提升建筑结构的抗侧刚度与抗扭刚度

按照有关的分析情况得出，高层主体结构出现自我振动周期的扭转情况与平方值中需要拥有线性的函数关系。所以，在高层结构研究时，能够把建筑的结构自我诊断的时间长短科学的减少，从而让高层主体结构能够变小。在对有关的剪刀墙进行研究时，能够根据改变墙体的大小的目的，在实际操作中把高层建筑的主体结构边缘装置柱梁的情况进行变化，从而让高层主体的自我振动时间减少，同时，改变边缘梁值提高也能发挥调整作用。

2.3 将高层主体结构边缘构件的抗剪强度合理增强

若是只对高层建筑主体结构的分布进行协调，就不能获得十分理想的设计效果，只要所发挥的额外力作用较大，它的主体结构就可能被永久破坏。通过有关研究人员的深入分析，发现如果是高层建筑在长时间中在非弹性阶段，最开始有规则的建筑在多种地震的破坏下就会出现改变，从而出现偏心的缺陷。要让高层主体结构抗震性能得到有力的保障，就一定要把边缘构件的抗剪强度科学的提升，从而就算整体结构受到了较大的外力作用，也会受到自身弹性的影响，回到正常状态。

2.4 设置防震缝

在对高层不规则建筑形式进行设计的时候，常常会对一些复杂性较强的架构的平面形状进行应用，在实际情况的影响下，不能对规则的平面建筑结构进行合理设置，所以，借助防震缝将建筑结构有效的转变为简单的结构单元。在高层建筑设计中对不规则结构进行应用的时候，防震缝的的意义和作用极为显著。若是存在不同应用的地震反应效应、各种体系结构的两侧防震缝，需要立足于实际宽度对设计防震缝展开实际研究。如果存在较大沉降的相邻基本结构，防震缝能够当成沉降缝。

3 结语

在工程建设施工时，高层建筑的不规则会对楼体结构的平面分布造成影响，要在设计施工中第一时间改进较为薄弱的环节，这样才可以使其安全性得到保证。在建筑设计施工中设计人员要对设计的合理性予以增强，运用新理念、新技术，尽可能使结构的不规则性带给建筑的消极影响减少，这样可以使建筑美观得到保证的同时，促进建筑质量的提高。