摘要：随着社会的发展和时代的不断推进，人们对于建筑的要求也在不断攀升。这也是近年来我们会看到越来越多性能丰富、构造特异的建筑体产生，且很多城市中不断有摩天大楼参数的原因。这些高层建筑及不规则的结构设计在满足人们视觉需求的同时，也极大增高了建筑结构设计的难度，并且使得建筑体的抗震性及安全稳定性更难得到有效保障。对于高层不规则建筑的结构设计中有很多值得注意的技术要点，采取的结构设计方法和理念也非常重要。有效的结构设计不仅能够让高层不规则建筑体良好实施，这也是让这类建筑有更好的使用性能，并且充分保障建筑体安全稳定性的方法。
关键词：高层建筑；不规则；结构设计
引言：
在保证建筑功能完善，结构体系合理的同时，应彰显建筑的个性和美感，因此，进行高层建筑设计时，可融入不对称结构以及不规则结构设计。例如，在高层建筑中，加入不规则设计元素，使建筑高低错落有致，凸凹大小不一，一扫建筑的平庸与呆板，增强建筑的浪漫与灵动，使人耳目一新，眼前一亮。例如，北京的鸟巢建筑，沈阳盛京大剧院都是建筑与艺术的完美结合，是不规则设计的精美之作。然而，要实现不规则设计，并非易事，需要调动建筑师的灵感与智慧，并进行多次计算复核与优化设计，以保证高层建筑的使用功能与美观相统一。
一、建筑不规则结构种类
1、竖向不规则
关于侧向刚度不规则的评判方法有：需选定上层相邻楼层，将其作为基本参照对象，对当前楼层的侧向刚度进行计算分析，若所得结果小于前者的70%，则可视为侧向刚度不规则；此外，若所得结果小于上之三层侧向刚度均值的80%，则也应视为侧向刚度不规则。但要注意的是，建筑顶层不允许算入其中。
关于竖向侧抗力结构构件不连续的评判方法有：以水平转换构件为基础，当侧抗力结构表现出向下传递现象，同时楼层承载力出现突变时，则需将其视为不规则建筑。其基本特征有：相比于上一相邻楼层而言，当前层所对应的抗侧力结构剪切力不大于前者的80%。竖向不规则结构建筑如图1所示。
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图1 竖向不规则结构建筑
2、平面不规则
当平面质量存在偏心时，必然会引起建筑平面的不规则。此外，当构件的截面尺寸存在差异时，往往会成为偏心问题的主要诱发因素。同时，除了前期施工环节外，后续使用过程中也会出现质量偏心的问题。当平面刚度出现偏心时，建筑平面会表现出明显的不规则性。对平面刚度作进一步细分：关于平面内刚度，其方向与荷载作用相同；反之，如果与荷载作用方向相反，则可视为平面外刚度。受施工条件或周边环境等因素影响，不同结构构件所对应的荷载情况也各不相同，这也均会产生平面刚度不均匀等现象。此外，平面强度也容易引发偏心问题。在实际施工过程中，钢筋及混凝土材料具有明显的选择不确定性，因此实际强度值也会与预期值产生偏差，从而使结构构件截面存在强度偏心，对结构带来影响。
二、高层建筑用不规则设计的优点与缺点分析
1、高层建筑不规则结构设计的优点
对于高层建筑而言，其不规则结构设计已经受到了越来越多人的喜爱和支持，被广泛运用到高层建筑设计中，成为一种新型建筑美学的象征，因此，对于高层建筑不规则设计的优点还是有很多的，具体表现为：
①对于高层建筑而言，它传递了一种新的设计美观，打破了人们固有的常态思维，建筑设计不再是单调的讲究对称、协调等设计方式，而是开始追求大胆突破、潮流新颖、自由个性化等，为传统的建筑设计注入了新的元素，推动了现在高层建筑艺术文化的个性化发展。
②随着社会的进步与发展，不规则建筑物也带动了艺术文化的发展，对于高层建筑的不规则设计而言，已经融入到了人们的生活中，成为了高层建筑设计的新型审美观念，可以使城市的建筑更有特色，更具知名度和影响力，也推动了城市的发展。同时个性化的不规则建筑设计，也代表了人们日益增长的精神需求，体现了现代都市的个性潮流和趋势。
2、高层建筑不规则结构设计的缺点
虽然高层建筑不规则结构设计具有很多优点，也开始融入到建筑设计行业中，慢慢符合了人们的审美需求，但是也具有一些缺点和不足，具体如下：①在进行高层建筑不规则结构设计的时候，如果采用了平面不规则结构类型进行设计，虽然具有一定的美观度，但是从建筑质量方面考虑，会出现一些问题，例如建筑物的平面形状、质量、刚度、承受力等方面，都会出现偏心、偏移等现象。因此，在这种条件下，设计而成的建筑物会有很多的安全隐患和质量问题。②对于高层建筑施工而言，一般不规则的建筑物进行施工的时候，其投入的人力、时间、造价等成本会比一般的建筑物投入的较多。同时，如果发生地震、扒暴雨等自然灾害，其抗灾的能力也较差，所遭受的破坏会更多。
三、高层建筑不规则结构设计实施方法
1、效设置防震缝
在处理高层不规则建筑的结构设计时，首先可以透过防震缝的合理布设来提升结构稳定性。一般来说，高层不规则建筑通常有非常复杂的平面设计，由于不规则结构的设计需求，使得规则的平面结构设计无法使用。在这样的背景下，可以合理设置防震缝来将建筑体的结构进行拆分，将整个建筑体分成若干个独立结构单元。这可以很大程度化解不规则建筑平面结构中存在的问题，能够让建筑体的稳定性有更好的保障。
2、合理控制相对偏心距
对于高层不规则建筑体而言，结构设计在实施的过程中需要就相对偏心距有合理控制。从相关实践证明来看，在这类建筑体中相对偏心距会直接随着建筑体扭矩的变化而变化，并且呈现一定的线性关系。在实际的操作和施工控制中，如果能够将那些不符合规范的平面设计做适当调整，这可以帮助更好的确定整个建筑体的质心与刚心。在这个基础上，可以进行非常明确的建筑体刚度的策略，一旦发现刚心和质心有较大的偏离，可以通过就建筑体构件的调试使用来做调整，以保障建筑体的稳定性与抗震性。
3、合理使用抗扭构件
从相关实践经验来看，在建筑体处于非弹性时期的阶段，高层不规则建筑会很大程度受到水平震动的影响，随着施工的推进，不规则建筑的形态在逐渐发生变化，这会直接导致建筑体产生偏心问题。基于这样的问题，可以透过加强结构抗剪性能来发挥作用，这可以让建筑体即使在遭遇较强震动的背景下，也能够具备一定的整体弹性。这样才能够让整个高层不规则建筑体有更好的稳定性，也是提升其抗震性能的方法。
4、对于扭转刚度与抗震刚度的有效调整
对于高层不规则建筑体，其主体结构会有更高的发散扭转效应的可能，这种扭转效应会和建筑体自身的震动周期之间存在一定的现行关系。因此，在控制高层不规则建筑体发生扭转形变，以及降低由于这部分作用力带来的潜在危险时，可以通过合理控制建筑体的震动周期来实现。这一方法已经在很多实际工程的展开中得到了验证，且效果非常明显。由此可见，在针对高层不规则建筑进行结构设计时要多从技术层面找突破口，这样才能让各种潜在问题得到更好的解决。
结束语
在高层建筑大规模发展的背景下，平面布置不规则建筑逐步涌现，随之对建筑的整体稳定性提出了挑战，与之相关的抗震设计工作也存在诸多难点。要想推动平面布置不规则高层建筑的良好发展，必须展开相关设计探讨，不断寻求可行的方式，由此确保此类建筑的安全性。
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论文作者:刘元,代存杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
标签：不规则论文; 建筑论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 结构设计论文; 结构论文; 平面论文; 《基层建设》2019年第29期论文;