建筑结构设计中不规则性问题探究

晏 伟

中信建筑设计研究总院有限公司（430010）

1 建筑设计的不规则性

随着城市化进程不断发展，人们对建筑设计的要求不断提高，在追求安全、舒适的同时，也在追求建筑结构风格的新颖和独特。建筑工程中不规则主要划分为两种:一种是竖向的不规则，另一种是平面的不规则。竖向的不规则主要包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变。平面的不规则主要包括扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续。

2 建筑结构设计中不规则性问题

2.1 偏心距的问题

一般情况下，建筑结构的扭转效应与结构相对于偏心距是线性函数的关系，所以想要降低结构不规则性形成的结构扭转问题，设计人员必须考虑偏心距相关问题[1]。

2.2 抗侧与扭转刚度的问题

建筑结构的扭转效应与结构周期的比值平方是一个线性关系。设计人员应采取有效措施降低结构周期比，对结构的实际承载能力、扭转效应等因素进行调整。如设计人员在设计剪力墙结构时，应当高度重视剪力墙的长度、位置及厚度，合理地选择结构连梁截面，控制刚度，尽可能降低结构抗扭转周期比，从而提升结构的抗扭刚度。

3 建筑结构设计中不规则性问题应对策略

3.1 保障偏心距的合理性

结构设计中，偏心距和扭转效应呈现出线性关系，设计人员应当控制建筑物的结构平面布置，保证结构刚度与重心、质心等保持最大程度的重合，这样可以更好地降低楼层端部的抗侧力构件弹性位移，控制建筑物的扭转效应[2]。为了尽可能降低偏心距，需要先准确测量，并对结构刚心、质心作精细分析，调整结构平面布置，尽可能保证刚心、质心接近。对于质量与刚度分布不均匀的结构，可以考虑双向水平地震作用下的扭转影响，应采用有效措施降低偏心对于结构性能产生的不利影响。

3.2 保证刚度与整体性

在结构设计过程中，需要有意识地保证建筑的抗侧刚度以及整体性，以便更好地应对不规则性问题。相对于衬砌结构而言，混凝土结构可以保持更好的抗震性。对于剪力墙结构、框架剪力墙结构，应合理布置竖向构件，保证刚度的均匀，以便更好地保持结构整体性。剪力墙在竖向应当上、下连续贯通，保证侧向刚度下大上小，逐渐均匀变化，否则在地震作用下某些楼层或部位将形成软弱层或薄弱层而严重损坏。在平面上剪力墙应当双向设置，遵循均匀、对称的原则。在整体性方面，建筑立面应尽量采用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何形状，避免采用带有突然变化的阶梯形立面。

3.3 设置防震缝

抗震设计时，应根据建筑功能要求，合理调整平面形状和结构布置，尽量避免设置防震缝。当结构平面或竖向布置不规则，或不能调整时，可考虑设置防震缝，将复杂结构划分为几个较为规则、简单的结构单元，以利于减少房屋的扭转，改善结构的抗震性能。但根据对汶川、玉树等地的震害调查表明，按规范要求确定的防震缝宽度，在强烈地震下仍有可能发生碰撞，因此应在有条件的前提下尽量加宽防震缝宽度。防震缝两侧结构体系不同时，应按不利的结构类型确定防震缝宽度。对重要部位或复杂部位可考虑按“中震”确定防震缝的宽度，注意采取大震防跌落措施。防震缝两侧的建筑应设置均匀对称且有利于减小结构扭转的防撞墙，有条件时应适当加大两侧结构的侧向刚度，以减小结构的水平位移量值。

4 结语

伴随着社会经济水平的不断提高，建筑结构的质量已经成为社会各界关注的焦点。但是，随着建筑领域的持续发展，建筑结构的安全性能、稳定性能等方面仍然与发达国家存在比较大的差异，所以在建筑结构设计方面尤其是不规则结构设计方面仍然需要不断改善和优化，从而推动建筑经济持续发展。