高层建筑不规则结构设计要点分析

文/杨家智 常德市天城规划建筑设计有限公司 湖南常德 415000

在当前我国科学技术不断进步和快速发展的背景下，我国建筑行业在发展过程中的整体势头普遍比较良好。建筑行业快速稳定的发展，不仅可以满足人们在日常生活过程中对建筑物提出的个性化需求，而且还可以推动国民经济的增长和发展。特别是在当代社会经济不断快速发展的背景下，城市化进程的推进速度越来越快，促使在规划和建设过程中的范围也越来越大。在这种背景下，为了从根本上顺应当代社会在发展过程中的潮流趋势，已经逐渐打破传统建筑物必须要对称的这种理念和要求。在对现代建筑物进行规划和建设过程中，逐渐将不规则的结构设计作为主要的设计理念，这样不仅可以将建筑物在建设过程中的独特性特征充分发挥出来，而且还意味着我国建筑行业在发展过程中的整体方向有了明显的转变。

1、高层建筑不规则结构的类型

1.1 平面不规则

随着当代社会经济的快速发展，高层建筑已经逐渐成为当代社会在发展过程中非常重要的一部分。高层建筑在规划和建设过程中，不仅可以体现出一个城市的发展面貌，而且对于城市自身的发展而言，高层建筑已经逐渐成为一种具有标志性特征的建筑类型。特别是近年来，建筑风格、建设设计潮流以及思想意识都发生了一定的改变，对高层建筑进行结构设计时，已经不再只是单纯的局限在传统的对称范围之内，而是在实践中以不规则的结构类型作为主要的设计标准和要求。平面不规则在设计过程中，其主要会涉及到楼板局部相互之间并不会实现连接，或者是凹凸不规则等[1]。如图1所示。这些类型在表现过程中具有明显的差异性，同时在结构设计过程中，与其相对应的处理方法也具有非常大的差别。

在与实际情况进行结合分析时，发现在对高层建筑自身的不规则结构进行设计时，要与高层建筑的特点进行有效结合，这样才可以在实践中提出有针对性的设计思路和方法。众所周知，虽然高层建筑在建设过程中，可以尽可能节省对土地资源的过度消耗，但是高层建筑在建设过程中，其荷载普遍比较大，同时高度也比较高。在这种背景下，由于会受到平面质量的偏心影响，所以建筑物自身的结构稳定性就会受到影响。在平面不规则结构的具体设计和建设过程中，平面质量出现的偏心问题，通常情况下都是由于受到结构构件设计的影响所导致。如果在设计以及具体实施过程中，无法及时有针对性的对质量偏心问题进行处理，那么不仅其设计的效果无法达到规范化的标准要求，而且还会导致后期结构在使用过程中的质量和安全稳定性受到严重影响。在针对这种类型问题进行处理时，要结合实际情况，积极采取有针对性的措施，加大边榀结构，这样可以实现对偏心的降低处理，有利于促使建筑结构自身的稳定性和抗震性得到有效提升。

图1 平面不规则结构设计理念在高层建筑结构设计中的应用示意图

1.2 竖向不规则

在建筑结构设计过程中，在竖向方面也可以体现不规则性的基本原则和设计理念，这种竖向的不规则设计在实践中也比较常见，比如广州比较著名的“小蛮腰”。在与实际情况进行结合分析时，发现竖向的这种不规则设计在具体实施过程中，会直接导致楼层自身的承载力出现一定的变化。在具体分析和研究过程中，如果在设计时并没有意识到计算在其中的重要性，那么很容易导致项目在建设过程中的困难程度有所增加。与此同时，项目在实际应用过程中，其无论是在使用寿命方面或者是在安全稳定性方面，都会受到一定的影响。竖向不规则设计理念在实际应用过程中，通常情况下，可以将其划分为竖向抗侧力构件不规则、楼层承载力突变等几种不同的类型[2]。如图2所示。在高层结构设计过程中，如果遇到竖向不规则的情况，那么最重要的解决措施之一就是要通过对大量数据进行模拟和计算，这样做的根本目的是为了促使竖向不规则对建筑自身结构稳定性的影响可以得到有效控制。通过这种方式在实践中的有效落实，对建筑物自身的使用寿命延长而言，具有实质性意义，同时还可以为建筑结构在实际应用过程中的安全性和稳定性提升提供有效保障。

图2 竖向不规则设计在高层建筑不规则结构设计中的应用示意图

2、高层建筑不规则结构设计要点分析

2.1 减少建筑结构的相对偏心距

高层建筑在设计过程中，结构设计在其中具有非常重要的影响和作用。特别是在当代社会经济快速发展的背景下，不规则结构设计理念被提出，同时在实践中得到了广泛应用，逐渐成为当代建筑行业在发展过程中的特色。在高层建筑的不规则结构设计过程中，不仅要体现出特色，而且还要尽可能保证结构在后期使用过程中的安全性和稳定性。在实践中，要积极采取有针对性的措施，尽可能减少高层建筑结构自身的相对偏心距，这样做的根本目的是为了降低建筑结构在实际应用过程中的扭转效应。在对偏心距进行降低处理时，比较常见的方法就是促使楼层相互之间的位移比可以得到有效的降低，同时还要结合实际情况，对建筑结构自身的不规则平面布局等进行科学合理的调整[3]。在与实际情况进行结合分析时，发现在实践中建筑的偏心距通常情况下，与扭转效应之间会呈现出线性的关系。所以在这种背景下，在具体操作过程中，要想从根本上降低偏心距，必须要采取有针对性的策略和措施，这样才可以在实践中降低建筑结构的扭转效应，对建筑结构自身的稳定性提升而言，具有实质性意义。

2.2 调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比

在与实际情况进行结合分析时，发现在实践中有相关文献资料当中指出，建筑结构自身的扭转效应与结构的周期比之间会呈现出线性关系特征。在与这一特征进行结合时，可以对结构的抗侧刚度、抗扭刚度比进行有针对性的调整和利用，这样可以促使结构自身的扭转效应也可以在实践中得到有效控制。在具体操作过程中，为了实现这一根本目的，要与实际情况进行结合，对一些加厚的剪力墙进行科学合理的利用，直接将其在建筑结构边上进行拉梁的设置，这样可以实现对不规则结构的合理设计。

结语：

当代社会经济的快速发展，促使人们在日常生活过程中的整体生活质量和水平有了明显的提升。特别是在建筑越来越多样化的背景下，不规则结构设计理念的提出和在实践中的有效落实，已经逐渐成为当代建筑行业在发展过程中的一大特色。高层建筑的不规则结构在设计过程，要在平面和竖向这两个角度出发，这样不仅可以实现对其科学合理的控制，而且还可以为结构在后期使用过程中的安全性和稳定性提供保障。