摘要：由于当前国民经济的快速增长，居民生活水平也在不断提高，对建筑要求与日俱增，在这样的条件和背景之下，高层建筑结构当中开始呈现不规则性。并且在当前应用比较广泛，但是利与弊始终如影随形，高层建筑结构呈现不规则性，其必然会在一定程度上影响稳定性，并对设计人员的要求越来越高，因此本文就针对高层建筑结构设计不规则性的实际应用进行透彻分析与研究，旨在能够减少高层建筑结构不稳定情况，希望可以给相关人士提供帮助。
关键词：高层建筑：结构设计：不规则性：实际应用：分析与研究
1 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。
2 不规则建筑设计特点分析
现代建筑中，不规则建筑分为平面不规则与竖向不规则2种。平面不规则建筑又包括楼板局部不连续、扭转不规则以及凹凸不规则3种：竖向不规则主要指楼层的侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续以及楼层承载力突变[1]。下文主要对这2种不规则建筑进行论述。
2.1 平面不规则特点
在现代建筑中，平面不规则主要有3种表现形式：（1）楼板局部不规则。即楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或有较大的楼层错层。（2）建筑外形凹凸不平，这种不规则类型主要表现为建筑某一结构面会向下或向内凹陷，且有具体的凹陷尺寸，如商场的设计。（3）扭转不规则。即在规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍[2]。
2.2 建筑竖向不规则的特点
在建筑不规则设计中，平面不规则是建筑不规则的一种类型，竖向不规则也是建筑不规则的一种表现类型，通常将竖向不规则类型的特点分为以下几点：（1）建筑的侧向刚度不规则，判断建筑是否为侧向刚度不规则的标准为侧向刚度值，如果某楼层的侧向刚度与上一楼层的侧向刚度值相比较小，并小于上一楼层的70%，并且水平向的收进尺寸比下一楼层的水平向收进尺寸大，且大于25%，那么可以将这一建筑判断为侧向刚度不规则：（2）竖向抗侧力构件的内力由水平转换构件向下传递，为竖向不规则：（3）竖向不规则设计类型的判读标准为楼层的承载力，如果楼层的承载力发生变化，并且楼层间的抗侧力结构受到的剪力小于上一层的结构受到剪力的80%，那么可判断建筑为竖向不规则类型[3]。
3 高层建筑不规则结构设计分类
对于高层建筑不规则结构设计的分类，可以通过以下两种方式进行划分。
3.1 按照抗震规范设计划分
按照高层建筑的抗震规范设计，可以将高层建筑不规则结构设计分为三个级别：第一，一般不规则设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种不规则设计可以根据相关设计规范与相关标准制定合理的解决方案。第二，特殊不规则设计。这种不规则设计可以通过相关部门的论证制定符合设计规划的解决方案，在对其抗震级别进行检查时，需要严格执行第111号建设部设计规范。第三，严重不规则设计。这种不规则设计需要通过实际设计规划要求对建筑方式进行合理的修改与调整。
3.2 按照结构形式划分
按照高层建筑的结构形式，可以将高层建筑不规范结构设计划分为以下几种：
第一，平面不规则设计。这种不规范结构设计可以从以下三个角度分析：首先，平面刚度偏心。平面刚度包括平面外刚度和平面内刚度，其中平面外刚度是指垂直载荷作用方向上的刚度，而平面内刚度是指荷载作用方向上的刚度。在实际的建筑结构中，结构的模型、施工环境以及承受的荷载均与设计方案存在较大的差异，会出现平面刚度偏心的现象。其次，平面质量偏心。在对不同尺寸的结构平面进行设计时，可能会存在质量偏心的情况，与此同时，由于施工条件与设计结构的不同，也会造成质量偏心的情况。在平面规则结构设计中，对于偏心造成的影响，需要应用简化的效应方式提高结构强度，而对于高层建筑结构而言，必须满足相关规定与标准。再次，平面强度偏心。在建筑平面结构中，结构的应变与应力均与简化空间模型存在密切的联系。其中平面应变是指在相同平面内的所有应变，而平面应力则是指在相同平面内的所有应力。在高层建筑结构设计过程中，经常会忽略平面强度偏心对结构的影响。由于设计中的钢构件、钢筋型号、混凝土的配置都存在不确定性特点，所以，结构的设计强度会与实际强度间存在较大的差异，造成平面结构出现强度偏心现象，这种偏心现象很难得到有效的控制，因此必须引起足够的重视。
第二，竖向不规则设计。在高层建筑不规则结构设计中，竖向不规则设计主要包括侧向刚度不规则结构、竖向抗侧力结构不连续、楼层荷载力突变以及楼层间质量巨变集中等。其中侧向刚度不规则结构的判定需要以建筑结构侧向刚度参数为标准，不应超过相邻楼层的70%，大于该楼层侧向刚度的80%。而竖向抗侧力结构不连续的判定以建筑竖直方向抗侧力结构内里水平结构的科学转换为标准，并向下传递。楼层荷载力突变结构的判定以建筑楼层间抗侧力结构小于上个楼层受剪程度80%为标准。楼层间的质量变化的判定以该楼层质量超过下一层的1.5倍为标准。
4 关于高层建筑不规则性结构设计的相关策略
据相关资料显示，不规则性结构高层建筑很容易受到地震破坏，并且随着进一步研究发现，扭转效应给高层建筑结构造成的危害非常大，因此在具体工程当中必须要对扭转效应进行科学限制，除此之外还应该合理设计高层建筑不规则结构。
4.1 有效减少建筑物结构偏心距离
在当前阶段高层建筑结构具体设计当中，必须要有效减少不规则性结构设计中建筑物结构相对偏心距离，据相关资料显示，高层建筑的扭转效应和建筑物相对偏心距其实质属于线性关系。为了能够确保高层建筑扭转效应，就必须要尽最大可能减少位移数值。在实际高层建筑结构设计当中，需要借助模型分析和计算，从而有效保证建筑物总体质量和刚度。并且还需细致划分建筑物整体结构情况，使质量中心较远的抗侧力构建数量可以有效减少，与此同时还一定要使建筑物之间的相对偏心距离得以有效减少。
4.2 对建筑结构抗侧与抗扭刚度比进行合理纠正
通过对之前高层建筑的研究，发现高层建筑扭转效应与结构周期之间息息相关，基于此种情况使建筑物结构周期减少就能够确保整体结构扭转效应得以有效减少。在具体高层建筑不规则性结构设计中，想要使稳定性得到良好保证，在设计过程中就必须要科学增加剪力墙面积，或者是使剪力墙的厚度得以有效增强，其中还必须要关注建筑物刚度中心距离较远的剪力墙。根据高层建筑结构不规则性设计，抗扭刚度设计有十分深远的意义，对拉梁设置进行合理利用，可以使不规则结构设计抗扭刚度得到有效增加，使高层家族建筑结构的扭转周期可以有效减少。
4.3 对不规则性高层建筑周边抗扭构件抗剪力进行有效增强
根据高层建筑不规则性结构设计进行科学合理的研究，发现该结构和普通结构进行比较，整体结构稳定性和抗震性能无法得到良好保证。因此在高层建筑结构设计过程当中，想要有效增加不规则建筑的抗震性能就必须要选择较为合适的结构设计，至于其稳定性保证方面，就一定要想办法在高层建筑结构设计中提升抗扭构件抗剪力。
5 结语
综上所述，高层建筑结构不规则设计已成为现代建筑设计与发展的趋势，不规则设计不仅能凸显建筑的特色，还能起到美化城市的作用，但是在追求建筑艺术性的同时，仍要重视建筑的质量，进而提升建筑的舒适性与安全性。
参考文献：
[1]马萍.高层建筑结构设计中不规则性分析与应用探讨[J].江西建材，2016（4）：32+35.
[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）：55+60.
[3]付艺璇，满国君.关于高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].门窗，2013（7）：190+193.
论文作者:王婷婷
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/12
标签：不规则论文; 刚度论文; 结构论文; 高层建筑论文; 规则性论文; 结构设计论文; 建筑论文; 《防护工程》2019年9期论文;