（贵州新基石建筑设计有限责任公司）
【摘 要】随着科学技术的发展，建筑行业也在不断进步，人们不再满足于传统单一建筑方法，对建筑设计有了更高的追求，往往好的建筑作品需要有好的灵感，建筑设计师根据别具一格的设计灵感，设计出独具一格的建筑。通过不规则的结构设计，使得建筑物具有自己的风格特征。不规则不对称的建筑虽然具有新意，很特别，但也给建筑施工人员带来很大的困难。在地震事故中，往往是那些在存在不规则性设计的建筑容易受到破坏。因此，就高层建筑结构设计不规则性进行研究具有十分重要的意义。
【关键词】高层建筑；不规划结构；现状；策略
建筑设计师对高层建筑结构进行设计时，应重视其平面布置的规则性。因为一旦结构不规则，其平面质量中心和刚度中心将无法集中在一点，最终结构将会产生扭转现象。更为严重的情况下，将直接破坏结构的稳定性，有可能会造成安全事故的产生。因此，为了提高建筑物本身的一些结构性能，结构设计者需要尽可能设计对称、规则的建筑结构物。
1 建筑结构设计中的不规则性
结构设计中主要体现为结构、质量不规则、斜向抗侧力等三种形式，在建筑工程中应用不规则性会引发刚心与质心的偏离，整体结构出现较大扭转及改变，部分区域需要承受较大应力，且在大水平力条件下承受较大应力的部分非常容易发生损坏。而不规则性结构设计在我国高层建筑工程中的表现形式主要包括以下内容：侧向刚度不规则、竖向抗侧力部件不连续、部分楼板不连续、凸凹不规则、竖向值变化大、扭转不规则、极大的结构周期比、高层结构繁琐、多塔楼设计、连体设计、增强层设计、错层设计、转换层设计、楼层承载力改变幅度大、竖向抗侧力构件内力从水平转换构件往下延续。
2 我国高层建筑结构设计不规则性的现状
随着我国社会经济的快速发展，房地产业、建筑业的也在不断进步与发展，近年来，许多城市都在进行旧城市升级改，设计者们为了迎合城市建设的发展需求，他们已经逐步更新了自己以往建筑物必须要对称、规则的观念，他们正试着建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑，如非对称、不规则的建筑结构，各大城市中已经出现了很多不规则的复杂结构建筑物，这是我国乃至全球范围内建筑行业今后的发展方向。另一方面，虽然这些建筑的出现给城市增添了一道亮丽的风景线，对结构设计人员也是严峻的考验。在遵循规范准则的同时，设计与计算分析不规则建筑结构，是结构设计师们所面临的一道难题，也是工程设计中的重中之重。
3 高层建筑结构设计不规则性问题分析
3.1建筑平面布置设计问题
在建筑设计中，建筑物的平面布置在十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求，因为我们不容忽视在平面布置设计的过程中的每个细节。
3.2建筑体型设计问题
建筑体型包括平面形状和主体空间形状的设计，在建筑体型的设计中，应尽可能的使平面个精华版的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形等对抗震来说都是较好的体型，尽可能少做外凸和内凹、不对称的侧翼以及过长的伸翼，在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀的分布，避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
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4 不规则建筑设计的应对策略
4.1降低相对偏心距的数值
经研究表明，一定程度上，建筑结构的扭转效应与相对偏心距是成线性关系，如果想要改善建筑结构的扭转效应，以及进一步的缩小楼层的位移则可以通过调整建筑结构的平面布置，进而使得建筑结构的质心和刚心可以更加的接近。在实际工程中，降低建筑结构偏心距的常用方法有：调整建筑结构平面的不规则性布置应该是在初步计算分析后才进行，通过初步计算的结果找到建筑结构的质心、刚心，同时需要做的便是通过相关数据以及实践经验比较准确的判断建筑结构的刚度分布，最后在适当的增减距质心较远的抗侧力构件。
4.2提高建筑物抗扭构件的抗剪力
这单单依靠结构布局的调整是无法保证建筑结构在强烈震动下依然安全的，而高层建筑物的抗震设计能让建筑物在地震时达到安然无恙的效果。由于建筑物结构在非弹性时期内，对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象，那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能，这样就可保证对建筑的损害降至最低。在抗震能力的基础上来说，设计者应该注重周围抗扭构件抗剪性能的提升，确保能够在强烈震动情况下具有良好的弹性。
4.3将防震缝纳入考虑范围，持续优化抗震设计
如果建筑工程的平面类型非常繁杂，而且无法满足规则性结构要求的时候，应该考虑使用防震缝，将平面结构划分成为若干个简单的单元。假设与抗震缝相连的两个结构之间存在非常显著的差异性，就可以将其结构机制因素排除在外，以较低一侧的结构高度来获得防震缝的宽度，若防震缝两侧结构出现较大基础沉降现象，则应该提高拓宽抗震缝的宽度数值。
4.4在结构中加设防震缝来减小地震造成的破坏
在实际建筑工程中，越来越多的出现一些复杂的各类建筑结构，这都是由于由于受到地质、地形等环境条件的限制，而使得无法将平面结构设计成规则或是对称的结构，这时就有必要设置规范的防震缝来把结构分解成相对简单的单一结构个体，其中还要注意在设置抗震缝的过程中，若两侧的构件体系差异较大或者对震动反应表现不同之时，那么抗震缝的设计宽度就要更多的考虑薄弱一侧的结构构件；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。
4.5有效把握周期比，获得最佳抗扭及抗侧刚度比
由于高层建筑物内部结构中扭转效应和结构周期之比也存在线性联系，因此在制作结构设计方案的过程中，应该想方设法的减小其结构周期，据有关资料， 线性关系=结构扭转效应+结构周期比；在设计楼层剪力墙时，要在条件允许的情况下加厚或加长相邻的剪力墙，尤其是要注重距离刚心比较远的剪力墙。通常使建筑物结构中抗扭刚度加大的方法是在相应构件上增设拉梁，以实现降低扭转周期的根本目的，在周围连梁较大刚度的基础上，获得适宜的抗扭刚度。另外侧移刚度在很大程度上取决于刚心区域的剪力墙，为增加平动周期，一般采取的方式主要是减弱剪力墙。
5 结语
简而言之，在实际工程中，建筑结构不规则性的判断会在一定程度上直接影响建筑结构，比如薄弱楼层、建模、布置等等，从而间接地影响整体建筑结构的布置是否经济、合理、安全。因此，就高层建筑结构设计不规则性进行研究具有十分重要的意义，在设计不规则的建筑物时，结构设计师应紧密结合我国高层建筑事业发展的需要，采取科学合理的手段来弥补不规则性带来的不足，不仅增强其可观赏性，更要保障建筑物的安全使用性能。
参考文献：
[1]王丽丽．试论不规则高层建筑结构设计的问题及对策[J]．科技创新导报．2009.
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[3]王璐颖.高层建筑结构设计与表现[J].科技致富向导，2010(29)：226-241.
论文作者:刘忠群
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年9月供稿
论文发表时间:2016/1/14
标签：结构论文; 规则性论文; 建筑结构论文; 不规则论文; 刚度论文; 建筑物论文; 结构设计论文; 《工程建设标准化》2015年9月供稿论文;