高层建筑结构设计的不规则性研究

王磊

摘 要：高层建筑结构设计的不规则性为建筑施工带来了一定的困难，进而影响了设计的合理性。基于这种认识，对高层建筑结构设计的不规则种类进行了分析，并探讨了设计中需要注意的问题，从而为关注这一话题的人们提供一些参考。

关键词：高层建筑；结构设计；偏心距；结构受力

中图分类号：TU972 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.130

受到建筑环境、施工条件和经费等多种因素的影响，设计师在设计建筑结构时，不得不改变建筑结构的设计，进而使高层建筑结构出现了不规则的现象。为了保证建筑施工的安全性，设计者需要记录结构的不规则位置，并修改建筑设计方案，以保证设计的合理性。所以，对于高层建筑的设计者来说，只有了解高层建筑结构设计不规则性的种类，进而注意设计相关问题，才能更好地完成高层建筑结构设计工作。

1 结构设计不规则性的种类研究

从结构类型上来看，建筑结构设计不规则性种类主要分为平面不规则类型和竖向不规则类型，如表1所示。其中，平面不规则类型包含扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续等结构类型；而竖向不规则类型则包括了侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不规则和楼层承载力突变等结构类型。

1.1 平面不规则类型

在平面不规则类型中，不同的平面不规则类型的评判标准都不相同。首先，扭转不规则的判断标准是建筑各层中的最大层间位移大于平均位移值的1.2倍；其次，凹凸不规则的衡量措施则为建筑整体结构凹陷一侧的长度超出了结构总长度的30个百分点；最后，楼板局部不连续的评判标准则是楼板长度和刚度出现了大幅度的波动。

1.2 竖向不规则类型

在竖向不规则类型中，不同的竖向不规则类型具有不同的评判标准。首先，侧向刚度不规则的评判标准是楼层的侧向刚度小于临近上层楼层的70个百分点；其次，竖向抗侧力构件不连续的评判标准则为结构受力是依靠水平设施来进行传递的；最后，楼层承载力突变的评判标准则为楼层某一层的重量大于下层楼层重量的1.5倍。

表1 高层建筑结构设计不规则性的种类

平面不规则类型 竖向不规则类型

扭转不规则 侧向刚度不规则

凹凸不规则 竖向抗侧力构件不连续

楼板局部不连续 楼层承载力突变

2 不规则结构设计需要注意的问题

高层建筑结构的不规则性会为建筑结构带来一定的扭转作用，进而使建筑对扭转作用的抵抗能力遭受到一定的考验。所以，设计者在设计高层建筑的不规则结构时，需要采取相应的措施来降低结构承受的扭转作用。

2.1 结构偏心距问题

高层建筑结构的扭转效应和结构的相对偏心距具有着一定的函数线性关系，所以要想减少结构的不规则性为结构带来的

扭转作用，设计者在结构设计时，就要考虑结构偏心距的问题，从而使高层建筑承受较少的扭转效应。具体来说，设计者可以通过详细的计算，来分析结构空间及平面分布，进而将楼层间的位移比例进行一定程度的压缩。然后，在分析结构重量核心和刚度中心位置数据信息资料的基础上，设计者就可以规范和调整结构刚度分布，并调整离重量核心较远的抗侧力设施数量，从而降低结构相对偏心距，使结构具有更强的抗扭转能力。

2.2 结构抗侧刚度和抗扭刚度比问题

相关研究发现，高层建筑结构的扭转效应与结构周期比的平方有着线性关系。所以，设计者在设计高层建筑结构时，可以通过减小建筑结构的周期来调整结构承受的扭转效应。具体来说，就是设计者在设计剪力墙时，要在规定的范围内增加剪力墙的长度和厚度。而想要使结构的抗扭刚度得到一定程度的增加，就需要设计结构边上的拉梁，缩小结构的抗扭转周期。另外，设计者也可以通过增加周边连梁的刚度来增加结构的抗扭刚度。

2.3 周边抗扭件抗剪力问题

要想使建筑结构在强烈震动下保持安全，就不能只调整建筑结构布置。因为一旦结构受到较大的外力作用，就会出现不可逆的破坏现象。而相关的研究显示，高层建筑如果长期都处在非弹性阶段，在多重地震作用的影响下，规则的建筑也会出现一定的形变，并产生偏心的问题。所以，要想保持结构的抗震性，就要适当增强结构边缘构件的抗剪强度。这样一来，即使结构承受了一定的外力作用，在自身弹性作用的影响下，也将恢复到正常状态。

3 结束语

总而言之，高层建筑结构设计的不规则性使得人们的居住环境得到了一定程度的改善，同时也为美化城市建设作出了一定的贡献。但是，不规则的建筑结构设计也增加了建筑施工的难度，所以，设计者在设计不规则的高层建筑结构时，一定要遵循相关的设计原则，减小建筑结构的偏心距，并调整结构抗侧刚度和抗扭刚度比值，提高抗扭构建的抗剪力，从而从建筑质量的角度完成科学的建筑结构的设计。

参考文献

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〔编辑：王霞〕