高层建筑结构设计不规则性的研究与应用

董丽娟　姜金垚

摘 要：随着城市发展建设不断的加速，使得城市的高层建筑数量和规模不断的扩大，以此同时，高层建筑结构设计中的不规则性的相关问题也随之显现。本文分析了高层建筑结构设计不规则性的发展现状和主要内容，详细阐述了其主要类型以及解决高层建筑结构设计中不规则性产生的具体问题的应对措施。提升高层建筑的整体质量，促进城市高层建筑与社会经济发展实际需求的有效融合。

关键词：高层建筑;结构设计;不规则性

引言

在进行项目建设时，由于所建设施常常会受到地形地质、资金、施工过程、空间剩余等多个方面的影响，或多或少都会引起一定的建筑物不规则性。高层建筑结构当中出现的不规则性主要体现在平面布局、水平和垂直受力、刚度和延性以及部分结构等层面。在实际建筑过程当中，工作人员需要对结构中存在的不规则点进行准确把握，并且还要根据对应的不规则点绘制出分布图，以免这些不规则点会对结构方案设计以及建筑物规模设定等方面产生不利应用。通过对结构不规则性的研究，能够及时发现结构设计当中薄弱环节，才能够制定对应的处理对策，保证建筑结构的稳定与可靠性。

一、不规则高层建筑结构的发展现状

现阶段，我国的建筑工程项目的种类繁多，其需要考量其所面对的各类施工环境以及施工条件等外力因素，其受到多种外力因素的作用，使得建筑设施的结构无法保证绝对的规则性以及对称性。通常建筑设施的不规则形主要表现在凹凸不平的表面上、部分建筑楼板的断裂等方面。其建筑工程项目活动的开展必须要以建筑结构的不规则性位置为基准，不能影响到其建筑结构模型的构建，同时，其还应当确定出其结构的实际布置方案，找出建筑设施自身较为薄弱的部位，尽可能的去提升整体建筑结构自身的合理性。通常来说，不规则的建筑结构会导致其在水平方面产生偏心侧力，同时还会导致其产生不同程度的扭转变形，让其结构的抗侧力无法发挥出其效用，另外其还会加大其实际的施工成本，因此，相关的设计人员必须要懂得实时的调整建筑结构的设计方案，利用规则以及对称等设计方式提升其建筑设施自身的结构性能。大多数的建筑施工人员会为了满足城市化的发展需求，尝试这建造一些极具创新性的建筑设施，目前，我国很多城市中都出现了较多的复杂的不规则结构，其结构的出现带动了我国建筑行业的发展，会在一定程度上增加其建筑设施的美感，但是其设计以及构建也会给相关的施工设计人员带来工作上的挑战。

二、高层建筑不规则结构类型

平面不规则结构与竖向不规则结构是高层建筑不规则结构中的两种主要类型，平面不规则结构主要体现在高层建筑平面扭曲，导致结构呈现不规则现象。高层建筑平面不规则结构的判断标注主要是每一楼层自身最大的弹性水平位移大于该楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍，或者是最大的层间位移大该楼层两端层间位移平均值的1.2倍。竖向不规则的类型，侧向刚度不规则：判断的标准是该楼层的侧向刚度值大小小于与其相邻上一楼层的70%，或者小于该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，排除顶层不算，楼层局部收进的水平向尺寸大于其相邻下一层的25%。竖向抗侧力构件不连续：判断标准是竖直方向上的抗侧力构件的内力通过水平转换构件而向下传递。

三、不規则高层建筑结构设计措施

当地震来临时，其会对一些不规则性的建筑结构设施产生极为强烈的破坏，另外其还会影响到该建筑设施的质量以及刚度偏心程度。其相关的施工人员应当找出不规则高层建筑结构设计的要点，处理好扭转效应对其建筑结构破坏等的问题，在实际的施工过程中，要懂得合理的限制其扭转效用。首先，要对建筑结构的平面不规则层面进行合理的布置，控制好其应用的强度，防止其出现过大偏心等的问题，降低其实际的扭转效用;其次，需要在规定的范围中提升其自身建筑结构的扭转刚度，避免其刚度低下，无法精准的判定其自振周期。当其扭转周期和平动周期相近时，其受到振动耦连的作用，其建筑结构的扭转效用会比较明显。

（一）降低建筑结构的相对偏心距

建筑结构的扭转效应和相对偏心距的数值始终呈线性关系，想要改良其建筑结构的扭转效应状态，就需要实时的调整其楼层的位移比值，利用建筑结构平面布置方式，让其建筑结构的质心可以更为贴合其刚心的位置。想要降低建筑结构偏心距，可以对其建筑结构平面的不规则性布置进行更为详尽的计算和探究，依据其最初所计算出的数值，确定出其建筑结构的质心刚心等的位置，并对其数据进行比较，对抗侧力构件进行调整。

（二）建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比数值的调整

高层建筑结构的扭转效应和其结构周期数值存在一定的连接关系，其二者平方始终呈线性的数值关系，因此，其相关的建筑设计施工人员在开展建筑设施设计的工作过程中，必须要考量其建筑结构的周期数值，尽可能的降低其周期，在对剪力墙进行设计时，需要控制好其潜力强的厚度以及长度等，在其相应的范围内对其剪力墙的厚度数值等进行调整，尽可能的加长其剪力墙的长度，同时其还应当对一些和刚心距离比较远的剪力墙进行高度的重视和调整，在其结构的边缘位置上设立拉梁，另外其还应当降低其建筑结构实际的扭转周期数值，对其周边的连梁刚度进行实时的调整。

（三）周边抗扭构件抗剪力的设计

想要保障高层建筑结构的稳定程度，就需要对其建筑设施所受到的振动以及承重力进行衡量，不能一味的对其结构进行布置和调整，经过实践表明，如果其建筑结构始终处于一个非弹性的阶段，那么其建筑设施所受到的地震效用就会随其形态的变化而变化。如果考虑建筑结构的抗震性能，则应该强化那些受抗扭效应制约构件的抗剪性能，以便使得建筑结构可以在强震作用下保持整体弹性状态。

（四）较小地震带来的破坏，设置防震缝

在实际工程中经常会遇到平面形状比较复杂的建筑结构，由于受到条件的限制导致不能把平面结构布置成规则的结构，此时便可以通过设置一定的防震缝将结构分成比较简单的结构单元。在工程中适当的设置防震缝是十分有必要的，如：①需要设置抗震缝两侧的结构体系迥异或地震反应效应显著不同时时，抗震缝的宽度便需要考虑不利一侧的结构;②当相邻建筑结构的基础沉降量较大时，可以设置兼做沉降缝的的抗震缝。

四、结束语

综上所述，不规则建筑结构不仅是我国目前的建筑结构设计中普遍现象，它也是高层建筑结构设计中的重要组成部分中的一种。重视并加强对高层建筑结构设计中不规则性的研究和分析，能有效提升建筑结构的安全性和稳定性，保障建筑物的整体质量，延长建筑物的使用期限，保障人民的生命和财产安全。要更好的实现这一目标，则需要采取有效的措施，避免并减少不规则结构设计带来的影响，全面提升建筑设计人员的设计水平和能力，在体现建筑结构个性特色的同时提升建筑物的抗震能力，保障建筑的整体质量。同时也使建筑企业获取更多的经济效益和社会效益，促进建筑行业健康稳定的发展。

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