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摘要：随着社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，对建筑的要求不再局限于实用性与功能性，对建筑结构设计的要求也越来越高。因此，更多高层建筑开始采用不规则结构设计，在满足建筑实用性与功能性要求的同时，对建筑造型进行创新，使高层建筑向着个性化、多样化的方向发展，对现代建筑设计技术提出了极为严峻的挑战，进而提高了结构工程师对一些建筑在结构设计方面的要求。本文简要论述了当前高层建筑结构设计不规则结构设计类型划分，并且分析其在建筑设计领域中的应用情况，为高层建筑的结构设计提供了重要的参考依据，旨在使结构工程师能够设计出高水准的高层建筑。
关键词：高层建筑；结构布置；不规则性；结构设计
前言
在高层建筑设计中，采用不规则结构设计，能够在实现建筑功能的同时，提升建筑的美感与个性，满足人们对高层建筑美观性与个性化的需求。但是，在高层建筑不规则结构设计的应用过程中，由于结构的不规则性特点，提高了建筑施工难度，为了保证建筑质量，必须根据不规则结构设计采取针对性的措施，提高建筑的稳定性与安全性，确保建筑工程能够获得良好的经济效益与社会效益。
1高层建筑不规则结构设计类型划分
1.1竖向不规则结构
竖向不规则结构可细分为侧向刚度不规则、楼层承载力突变、竖向抗侧力构件不连续，具体特征如下：
①侧向刚度不规则。多种情况均可能导致高层建筑产生竖向不规则结构，如为了形成空旷房间，在结构顶部取消部分墙、柱；结构上部楼层，且上部楼层水平尺寸的90%大于下部楼层；当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度与房屋高度之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸不宜小于下部楼层水平尺寸的75％；楼层侧向刚度小于其上相邻三层平均值的80%，或小于相邻上部楼层70%。
②楼层承载力突变。对于A级高层建筑来说，如层间受剪承载力比在0.8以下，即可认定其存在楼层承载力突变，B级高层建筑则小于0.75。
③竖向抗侧力构件不连续。水平转换构件会向下传递竖向抗侧力构件的内力，这同样属于高层建筑竖向不规则结构的重要特征之一。
1.2平面不规则结构
平面不规则结构可进一步细分为凹凸不规则、扭转不规则、楼板不连续，具体特征如下：
①凹凸不规则。凹凸不规则结构主要特征包括凸出过细、凹进过多、平面狭长。凸出过细指的是一般情况下凸出部分长宽比在2.0以上，抗震设防烈度在Ⅷ度以上时该比值则在1.5以上；凹进过多指的是平面凹进一侧尺寸大于30%的相应投影方向总尺寸；平面狭长指的是平面长宽比在6.0以上，抗震设防烈度为Ⅷ度时该比值则在5.0以上。
②扭转不规则。对于位移比大于1.2的高层建筑，可认为其存在平面扭转不规则。
③楼板不规则。存在平面楼板不规则的高层建筑一般具备四方面特征，即楼层错层较大（如较大错层面积大于该层总面积的30%时）、采用细腰形平面、开洞面积在该层楼面面积的30%以上，以及有效楼板宽度在开洞凹入后不超过该层楼板典型宽度50%。
1.3其他不规则结构
复杂高层结构、超规范结构同样可被纳入不规则结构范畴，具体划分如下：
①复杂高层结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如高层建筑存在多塔楼结构、错层结构、连体结构，或带有加强层结构或转换层结构，即可认定其存在结构不规则。
②超规范结构。对于存在新型结构、超限结构、超高结构的高层建筑，也可以认定其存在结构不规则，这里的新型结构指的是规范未涉及，采用新技术、新工艺、新材料建造的结构；超限结构指的是超过了规范规定限值；超高结构则是指超过了规范规定的最大高度。值得注意的是，无论超规范结构高层建筑的平面、立面是否规则，均需要从严设计审查，将其视作不规则结构。
2高层建筑不规则结构设计的应用
在高层建筑不规则结构设计遭遇地震等自然灾害时，与正常结构设计相比，其更容易受到破坏。与此同时，在高层建筑不规则结构设计还具有抗扭转刚度薄弱、刚度偏心、质量偏心等方面的问题。为了提高不规则结构设计的应用水平，需要对其进行深入的分析与研究。因此，为了对高层建筑的扭转作用进行有效的控制，必须采取以下几项措施。
2.1尽量减少不规则结构的偏心距
通过一定的实践经验，我们可以得知，在进行高层建筑不规则结构设计的过程中，结构的偏心距与扭转效应之间的关系为线性关系。为了有效的降低高层建筑不规则结构可能发生的扭转效应，尽量降低楼层的位移比，需要对建筑结构中的平面结构进行适当的调整，确保结构的刚度中心与质量中心能够更加一致。在具体的施工中，需要对刚度结构进行初步的分析，并对不符合设计规范的建筑平面结构设计进行适当的调整，根据初步设计结果，能够确定建筑结构的刚度中心与质量中心。再将其与相关资料以及设计经验结合，对建筑结构的刚度进行准确的判断与分析，再将其与理论上的质量中心进行比较，对结构的抗侧力进行合理的调整。
2.2对不规则结构中的抗侧刚度与扭转刚度进行适当的调整
在进行高层建筑的不规则结构设计中，扭转效应与结构周期之间存在线性关系。因此，在进行不规则结构的设计时，需要尽量缩短结构周期。在进行剪力墙结构设计时，应有效的提高剪力墙的厚度，尤其是距离结构刚度中心较远的剪力墙，必须引起足够的重视，有效的提高结构的扭转刚度，可以进一步缩短结构的扭转周期，并在结构的边缘位置设置拉梁，也可以适当提升拉梁的刚度。
2.3提升建筑抗扭结构的抗剪力
在高层建筑结构受到很强震动的影响下，如果只是对结构采取调整或改变结构布置的方式，无法确保结构的设计完全符合设计规范。因此，在进行建筑结构设计时，必须保证纵横安全性，借鉴以往的实践经验，在高层建筑结构设计的非弹性时期，结构会在水平方向上受到一定的震动影响，由于设计状态需要不断发生改变，会造成建筑结构出现偏心现象，因此，需要有效的提升建筑结构的抗剪性，提升建筑结构的强度，确保在受到强烈震动的影响时，建筑结构能够保持足够的整体弹性，以便有效的提升建筑结构的抗震性能。
2.4合理的设置结构防震缝
在进行高层建筑结构的设计过程中，经常会出现复杂的平面结构，受到这种结构设计的影响，会形成建筑不规则结构。在这种情况下，可以通过设置结构防震缝的方式将建筑结构改变为结构单元。如果在高层建筑结构设计中存在不规则结构，设置结构防震缝能够发挥一定的作用。如果存在体系结构不同的两侧防震缝，或不同形式的地震反应，则应根据实际宽度对防震缝进行科学合理的设计。如果相邻的基础结构存在较大的沉降，可以将防震缝作为沉降缝。
3结语
总而言之，随着建筑行业的快速发展，高层建筑采用不规则结构设计的情况不断增加，使建筑在满足人们对基本功能需求的同时，提高建筑外观的美观性。在高层建筑的设计中，不规则结构的设计会对建筑造成一定的影响，为建筑工程带来经济性与安全性等多方面的问题。为了保证高层建筑的安全性，必须在不规则结构设计中采取合理的设计方案，提高不规则结构设计的稳定性，有效的提升高层建筑工程施工质量，促进建筑行业的发展。
参考文献：
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[2]姜海凤.关于高层建筑结构设计不规则性的研究和应用[J].江西建材，2015（7）.
[3]吴维喜.高层建筑结构设计不规则性的实际应用探索[J].四川水泥，2018（5）.
论文作者:张雅融
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/9
标签：结构论文; 不规则论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 刚度论文; 建筑结构论文; 楼层论文; 《防护工程》2019年10期论文;