关于高层建筑不规则结构设计的探讨

章安泰

摘 要： 近些年，随着城市中土地资源日趋紧缺，高层建筑成为了建设的主流，同时加之由于用户需求地影响其结构设计要求也不断提高。为此，下文将就高层建筑不规则结构设计展开探究，以供参考。

关键词： 高层建筑;不规则结构;设计;探讨

【中图分类号】TU973     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）07-0103-01

1 高层建筑不规则结构类型

1.1 竖向不规则结构

竖向不规则结构可以分为三种类型，分别是：侧向刚度不规则结构、抗侧力构件不规则结构以及楼层承载力突变的结构。首先来说侧向刚度不规则结构：侧向刚度不规则结构是指某一楼层的侧向刚度值为其上层楼层70%的范围之内，这一楼层便是不规则性楼层。其次来说抗侧力构件不规则结构：抗侧力构件不规则结构是指竖直方向结构抗侧列位置缺乏连贯性，即结构受力主要通过设置水平设施进行输送。最后来说楼层承载力突变的结构：楼层承载力突变的结构是指楼层间出现明显的重力改变，即某一楼层的重量超过其下一楼层的1.5倍。通过对高层建筑不规则结构进行分析可以发现，当发生地震之时，建筑结构破坏最为严重的区域一般是平面分布不均的区域，同时，扭转刚度较大、刚度作用偏差较大的结构也会出现较大的损坏。由此可见，扭转作用力会带来更为严重的破坏。基于此，我们设计时须特别注意严控扭转效应，通常可以采取以下几种方法：第一，在建筑结构有效范围之内，尽可能地提升扭转刚度值，以强化扭转下的抵抗性能;第二，通过实现空间、平面上的对称性，以保障空间、平面分布规律性，从而在防止偏心效应增大情况下降低主体机构扭转作用。

1.2 平面不规则结构

平面不规则结构可以分为三种类型，分别是：平面不规则扭转结构、楼板缺乏连续性的结构以及楼板凹凸不规则结构。首先来说平面不规则扭转结构：平面不规则扭转结构是指立足于每层楼房结构的两端存在的弹性水平位移量进行判断，如果楼层水平位移量为平均值的1.2倍或者是以上，则楼层结构便会出现不规则扭转的情况。其次来说楼板缺乏连续性的结构：楼板缺乏连续性的结构是指楼板结构缺乏连续性，其主要原因在于楼板面积、建筑结构平面发生剧烈变化。最后来说楼板凹凸不规则结构：楼板凹凸不规则结构是指在结构投影尺寸上，若平面凹进面积超过30%，则为凹凸不规则。

2 高层建筑不规则结构设计探讨

2.1 提高抗扭刚度与抗侧刚度

为了有效控制好不规则结构的扭转效应，在设计过程中可以根据实际情况提高建筑结构的抗扭刚度与抗侧刚度。通过进行深入分析不难发现，高层建筑主体结构出现自我振动周期的扭转情况与平方值应当要具备线性函数关系。因此，我们设计时应当要尽可能地减少建筑自我振动时间，从而减小扭转所带来不利影响。在研究项目剪刀墙结构中，可以通过改变墙体大小以及在实际操作过程中根据主体结构边缘处柱梁的实际情况进行适当调整，从而减少其自我振动周期、控制其扭转效应。另外，通过适当提高边缘梁值，也可以起到调整抗扭刚度与抗侧刚度的作用。

2.2 降低相对偏心距

通过降低相对偏心距，可以比较好地减少扭转作用，其主要原理在于高层建筑结构的相对偏心距及其扭转效应可呈线性函数关系。也就是说，通过减小楼体间的位移，便可以降低由主体结构扭转效应所造成的不良影响。基于此，应当要在高层建筑不规则结构设计中适当减小结构的相对偏心距，从而改善高层建筑结构的平面、空间整体分布情况及提高结构间的穩定性与安全性。与此同时，在实际建筑施工过程中，也可以采取一些有效的措施来减小高层建筑结构的相对偏心距。为此，应当要对高层建筑的相关数据进行准确测量，然后以此为根据来制定出一套科学的相对偏心距调整方案，并将相对偏心距的位置清楚标到图纸中，对相关数据信息进行准确分析，这样才能够切实提升设计方案科学合理性。其次，要严格控制建筑位移，使高层建筑的位置保持基本固定。最后，针对建筑物进行结构方面的布局优化设计，并且要注重进行动态和灵活性的设计，以便在后期出现偏心距过大问题时可以有效的进行调整，确保施工能够顺利进行。

2.3 增强抗剪强度

从实际情况来看，光是通过协调主体结构分布，并不能真正实现对扭转作用地控制，一旦在外力状况下其主体结构很容易会遭到破坏。据相关研究发现，若是项目长期处于非弹性阶段的话，即使其结构最初是规则性的，但一旦遭受地震作用的影响，其结构也会产生偏心缺陷而转变为不规则。因此，为了确保建筑良好抗震性，必须提高主体结构边缘构件的抗剪强度，这样即使高层建筑整体结构遭受了巨大外力作用，依然可以借助于自身弹性作用恢复正常。

2.4 设置防震缝

在高层建筑不规则结构设计中，通过设置防震缝，可以发挥出良好的控制扭转效应的作用。一般来说，高层建筑不规则结构设计中常会应用到一些结构比较复杂的平面形状，而由于受到现实因素限制，往往无法合理设置规则的平面结构，对此，只有采取设置防震缝的方法，才能够有效将建筑结构转变为简单结构单元。需注意，对于不同体系结构的两侧、不同作用的地震效应，应当要根据实际情况来合理确定防震缝的宽度。另外，若相邻结构的沉降较大的话，也可以利用防震缝来发挥沉降缝的作用。

结束语：综上所述，高层建筑是现代建筑的主要趋势，而在其设计上不可避免地会应用到许多不规则结构，这也是其设计中的一大难点。不规则结构设计既可以提高高层建筑外形的美观性与个性化，又能够解决自然条件、建筑空间、工程造价等相关因素的矛盾。而无论是竖向不规则结构还是平面不规则结构，其在实际设计中都需要采取科学合理的设计方法与技巧，特别是要控制好不规则结构的扭转效应，对此，可以采取提高抗扭刚度与抗侧刚度、降低相对偏心距、增强抗剪强度、设置防震缝等策略来满足设计要求。

参考文献

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