广东博意建筑设计院有限公司 528300
摘要：从最近几年的发展看来，高层建筑结构类型多种多样，而不规则的建筑结构类型也逐渐增多，伴随着对高层建筑设计人员的要求也越来越高了。就当前市场来说，不规则性往往表现在高层建筑上，这些设计不仅影响着城市的发展同时也会影响城市的美观，所以对高层建筑结构设计一定要严格要求，使其能够分布规则。本文着重研究了有关高层建筑结构设计的不规则形，仅此提供一定的参考。
关键词：高层建筑；不规则形；结构设计
引言：
近些年来，受各种环境和条件的影响，高层建筑结构在设计中不规则结构类型屡见不鲜，主要表现在建筑物自身的刚度上和平面的凹凸上。在这样的大环境下，不规则建筑物逐渐出现在我们的视野中。打破了原始的建筑现状，为社会带来了视觉上的美感，同时也为防震、防水带来了很多不利的影响。
一、高层建筑不规则结构的类型
1、平面的不规则性
对于平面的不规则形可以将其分为三个类型：扭转不规则、楼板局部不连续以及凹凸不规则。其中，在每一个楼层中，以自身最大的弹性水平位移在该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍以上，或者楼层间唯一的最大值在该楼层两端的层间位移平均值的1.2倍以上，这是扭转不规则的特点。而凹凸不规则的特点在建筑物的表面上，凹进一侧的尺寸在其投影方向总尺寸的30%以上。楼板局部的不连续的特点为在楼板的某一位置，其尺寸与平面的刚度发生了变化。如图1所示，展现了平面扭转的不规则性：
图1 建筑平面扭转不规则
2、竖向的不规则性
竖向不规则分为四个类别：竖向抗侧力构件不连续、侧向刚度不规则、楼层承载力突变以及楼层间质量突变。侧向刚度不规则的特点表现在某一楼层的侧向刚度值与其相邻上一楼层的70%以下，又或者是在该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%以下。与此同时，除了顶层的设计之外，楼层内的局部水平方向尺寸同样与其相邻的下方楼层的25%以上。抗侧力构件不连续的特征是由上向下，抗侧力构件是通过水平转换构件进行传递。
二、优势与劣势
伴随着社会经济的发展，人们的生活质量得到了改善，对所居住的环境要求越来越高。由于这一原因，很多建筑结构师受到人们以及国内外现代建筑风格的影响，逐渐趋向于后现代的不规则建筑风格，将以往的统一、规则而古典的建筑结构搁置一旁，去追求所谓的个性化、前卫以及凌乱的建筑风格。在不规则的高层建筑结构的引导下，创建了独具一格的高层建筑，为各个地区及城市带来了与众不同，同时也为自己的城市或地区增添了一道靓丽的风景线。与此同时，不规则的建筑结构设计不仅为设计人员增加了难度，同时也对施工人员的工作造成困难，不仅如此，还会消耗大量的成本。在不规则的建筑建造时，由于受到集中力的影响，可能会因为较大的水平力从而使建筑受到破坏甚至产生较大的扭转力，从而破坏了建筑的平稳性。
三、高层建筑结构设计不规则性的表现形式
1、建筑结构的不对称性
高层建筑物在修建的过程中，可能会因为建筑物所选择的地点以及环境的影响，从而对其进行调整。不仅要对施工的进度进行调整，同时也要对建筑的结构进行相关的调整。在满足高层建筑各方面的功能的同时也要保证高层建筑物的安全，在这一前提下，对高层建筑结构进行调整，这种调整包括平面形状的调整以及内部构造的调整，然而这些调整都是不规则的。利用这种不规则的结构调整，从而改变建筑物的受力情况，以达到平稳状态，实现最终安全的建筑结构。除此之外，不规则的建筑与传统的建筑相比较，在外观上也有明显的不同，以往采取对称式建筑，大多数的建筑都以这种形式存在，造成人们的审美疲劳。现代的建筑打破了以往的方式，开辟了一条新线路，从此也为建筑业打开了新篇章。
2、平面刚度的不对称性
建筑物所能承受的压力即为高层建筑物的平面刚度。而这种压力分为两种：外压力和内压力。外压力的表现形式主要是和建筑物负载的重量相垂直的压力，内压力的表现则是和建筑物所附在的压力方向一致。建筑物平面刚度上的不对称，会带来施工过程中的难题。这一难题的解决需要采用合理的手段，所以就需要对建筑的刚度进行相应的调整，既能实现建筑的不对称性，也能满足高层建筑物的稳定性和安全性。
四、高层建筑结构设计不规则性在实际中的应用
1、对高层建筑结构的相对偏心距的降低
研究表明，高层建筑结构的相对偏心距与扭转效应之间存在着线性关系。在需要降低高层建筑的扭转效应时，也需要对楼层之间的位移比进行缩小，还可以对建筑结构的平面进行相应的平面调整，以达到建筑构架的刚心和质心的位置的接近。在建筑施工的过程中，首先要对建筑进行初步计算分析，其次，对建筑物表面的不规则进行合理的布置及相应的调整。进而利用相关的数据和以往实际的操作经验，对高层建筑结构的平面刚度进行准确的判定。最后，选择距离质心较远的位置进行抗侧力构件的削减。
2、对高层建筑结构抗侧刚度的改进
想要降低建筑结构的扭转效应，就需要对高层建筑结构的抗侧刚度进行合理的调整，因为高层建筑结构的自我振动周期与扭转小应具有一定的线性函数关系。在剪力墙的整体设计过程中，对墙体的长度、厚度的改变都需要科学合理，在改变高层建筑主体结构的抗扭刚度的同时也需要降低高层主体结构的自我振动周期，从而达到降低扭转效应的目的。
3、应用于建筑外观的“强度”
以往传统的建筑有时会因地势、环境等因素从而影响建筑物外观的创新发展，其原因是以往主要采用强烈的线条和对称形式的建筑。因此，要想在原有的基础上进行改进和创新，就需要对建筑物的强烈的偏心距离进行调整。在实际的应用过程中，将传统的外观强度过高的高层建筑进行改进，合理的利用柔这一特点，用柔和的线条代替高层建筑的强度较硬的线条，从而改变高层建筑的整体外观，给人一种温暖、亲切的感觉。同时，在实际的应用中通过增减整个建筑的功能达到以上的效果。例如：北京商务中心的中央电视台大楼，基本支柱结构是两栋倾斜的大楼，悬空180米的位置向外延伸10米，形成O型正面S型侧面。主要应用多种不规则菱形渔网状金属脚架，163米以上部分形成L型几何悬臂，主楼双向内侧存在6°的倾斜，利用诸多不规则几何图形构成玻璃幕墙。
五、不规则结构设计应用中应注意的问题及措施
在高层建筑的建设过程中，不仅要对施工图纸严格要求，也要对相关行业的规章制度、行为规范进行遵守，同时要针对不规则结构设计的特点，采取相应的有效措施。
1、合理利用空间和地面
合理的利高层建筑区域的空间和地面，使其在空间和平面的基础上保持对称，使得高层建筑不会出现较大的偏心作用，从而加大建筑物的稳定性。
2、选择恰当的结构方案
高层建筑的核心是选择恰当的结构方案，只有结构方案选择合理才能保证高层建筑达到设计的理想水平，所以对于这种方案的选择就需要考虑多种因素，首先，对相关规定进行研究，，避免同其他建筑设计方案形成冲突；此外，还需要对施工现场进行考虑，特别是施工现场的基础状况以及规模的勘测及调查，从而选定合理的结构方案。
结束语：
从以上的分析来看，在高层建筑结构的设计和施工中，安全性和稳定性是高层建筑的根本，而不规则性会对这一建筑产生不可小觑的影响，也会对建筑物的设计和布局产生影响。因此在进行不规则的设计过程中，需要对高层建筑的内外部结构进行深入探讨，集中注意找出建筑物的微薄之出，对其采取相应的措施，以求提高建筑物的稳定性。同时建筑物的外观造型要综合考虑结构不规则的可行性和经济性。这样既能保证建筑物的美观，又能对建筑物的安全和稳定提供一份保障。
参考文献
[1]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）：55-55.
[2]范文彬，唐明忠. 高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J]. 建筑设计管理，2014（6）：72-74.
[3]骆玉霞. 关于高层建筑结构设计不规则性的研究和应用[J]. 低碳世界，2015（26）：200-201.
[4]张淑云. 高层建筑结构设计不规则性的研究与应用分析[J]. 工程技术：引文版，2016（10）：00273-00273.
论文作者:彭小梅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/12
标签：不规则论文; 高层建筑论文; 建筑物论文; 建筑结构论文; 规则性论文; 刚度论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;