摘要：在我国当前的建筑中，民众不但对建筑的质量提出了更高要求，同时也对建筑的外形提出了新的要求，这导致大量不规则性的建筑产生，这类建筑对施工质量、施工工艺提出了挑战。基于对高层建筑结构设计不规则性概念的了解和研究，本文指出了在高层建筑设计中需要重点考虑的因素，并在此基础上提出不规则性建设的设计方式，保证这种建筑能够满足各类强度要求。
关键词：高层建筑；结构设计；不规则性
1 高层建筑结构设计不规则性的概念和发展现状
1.1 高层建筑结构设计不规则性概念和特点
高层建筑结构设计的不规则性除了指代建筑结构在外形上的不规则性，还指代在建筑在设计和施工中产生的能够影响建筑结构强度的不规则性因素，在建筑行业当前的发展中，这种不规则性表现为平面不规则性和竖向不规则性，这两种不规则性有不同的特点，具体分析内容如下：①平面不规则性。平面不规则性可细分为凹凸不规则性、扭转不规则性和楼板局部不连续性三种方式，在当前的建筑行业发展中，扭转不规则性的建筑数量较多，另外两种不规则性作为建筑设计和施工的固有属性，对建筑的影响较小，所以在具体的设计中，需要尽量消除建筑中产生的扭转不规则性。②竖向不规则性。对于高层建筑来说，在设计和施工过程中更容易产生竖向不规则性，这种性质的产生会导致建筑在竖向抗侧力、竖向刚度等方面的强度不能满足安全运行要求，所以在当前的建筑行业中，已经广泛采取一些通用手段消除这种不规则性。
1.2 高层建筑结构设计不规则性在我国的发展现状
在我够当前的建筑行业中，承建的各类不规则外形的建筑数量大幅提高，这种建筑虽然代表着我国的建筑行业获得大幅完善以及技术提升，但是在这种建筑的施工设计和施工过程中，对建筑本身的抗震性等参数关注度不足，相较于规则外形的建筑来说，这类建筑的抗震能力普遍较低。在这种建筑今后的结构设计过程中，需要采取合理措施提升建筑的整体强度，另外在建筑的结构设计过程中，也需要能够充分应用各类新型技术，最终让我国的基建技术能够充分提高。
2 高层建筑结构设计不规则性需要重点关注的内容
通过上文的分析可以发现，高层建筑结构设计不规则性包括平面不规则性和竖向不规则性，另外通过对发展现状的研究可以发现，这类不规则建筑在抗震能力上通常存在缺失，所以在这类建筑的结构设计中，主要需要关注的内容为建筑的抗震性能。对于建筑的抗震能力来说，降低该性能的因素主要包括以下方面：①偏心距方面。当建筑结构的偏心距提高时，整个建筑结构在地震过程中更容易发生扭转，这种现象将大幅降低建筑的抗震能力，所以在建筑结构设计中需要对偏心距进行合理设计。②抗侧和抗扭转刚度比。在建筑的运行过程中，当建筑的抗侧刚度和抗扭转刚度较低时，建筑在地震过程中更容易遭到破坏，所以需要提高建筑这两个因素的强度。另外在建筑的设计中，还需要考虑建筑的震动周期，提高建筑的抗震能力。③建筑的抗剪力设计。在建筑的运行中，地震环境下建筑发生一定程度上的弹性形变能够降低地震的破坏程度，但是在系统运行中，在建筑设计中，需要考虑相关构建的抗剪力，从而让建筑能够提高弹性性能，保证建筑的结构稳定。
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3 高层建筑结构设计不规则性的消除
3.1 相对偏心距设计
在不规则建筑的设计中，相对偏心距是影响建筑强度的一个最重要因素，在当前的研究中，已经发现当相对偏心距提高时，建筑的扭转效应也会加大，这两个参数在一定范围内呈现线性相关关系。而当建筑发生扭转效应时，建筑的承力性能会发生大幅下降，所以在建筑的结构设计中，需要降低建筑中产生的偏心距。在具体的建筑设计中，首先要了解建筑的用途以及布局，对于不规则高层建筑来说，建筑布局会对整个建筑的强度中心和重心产生很大影响，而通过对建筑布局的了解能够了解建筑的重心与强度中心位置，为后续的建筑结构科学设计打下基础。其次为对这些因素进行合理标注，在建筑图纸草图上对这些因素进行标注后，能够在后续的设计中对相关因素进行科学调整，从而降低整个建筑结构中产生的偏心距。最后为对建筑的结构进行优化，该过程的主要工作为对建筑现有的布局进行适当调整，同时在该过程的设计中，由于已经对刚度中心进行了标注，可以根据系统中产生的刚度中心对相关系统和构件进行加固，以充分降低建筑中产生的偏心距。
3.2 构件抗剪强度设计
在高层不规则建筑的抗震设计中，需要保证建筑本身具备一定的弹性变形能力，并且在地震后建筑能够恢复原有的运行状态，所以在具体的建筑结构设计过程中，需要对构件的抗剪强度进行合理设计。通常情况下，能够提供弹性变形的主要为建筑中的钢筋结构，但是在建筑的运行中，也需要保证这些结构有很高的抗剪强度，保证建筑能够安全稳定运行。当前针对建筑设计的这一要求，已经开发出了一些新型技术，例如建筑钢架结构强度，已经开发出了碗扣结构。在这种结构应用中，建筑中的钢筋和钢管本身支持产生一定的弹性变形，满足建筑在地震发生过程中能够产生一定量的弹性变形，同时碗扣结构也能够避免在钢架变形的过程中产生脱扣、钢筋离散等问题，保证整个钢架系统能够对建筑产生稳定的支撑作用。另外对于不规则建筑中的各类子系统，也可以广泛应用这种结构提高钢筋之间的固结效果，最大限度保证建筑的整体强度。
3.4 底层楼板和玻璃幕墙的抗震设计
3.4.1 底层楼板抗震设计
在高层建筑的抗震设计中，需要建筑物在经历地震后能够自主恢复，这就要求在建筑的设计过程中要对地基进行科学配置，同时应用新型技术让整个建筑的承力性能不发生改变。在当前的技术研发中，已经设计出了一套针对底层底板变形的系统，该系统的主体内容为隔震缝，在该系统中会设置伸缩缝框架，该框架一端与建筑的外墙连接，另一面应用大吸力磁铁与整个地板框架进行连接。在该系统的运行中，整个系统能够充分发挥吸收地震能量的目的，并且在地震发生后能够通过磁铁产生的吸力让整个系统恢复，保证建筑在结构上的完整性。另外对于一些建筑下拥有涵洞的结构，要保证建筑的各类桩体与涵洞中的箱体结构柱平齐，以实现对整个建筑的有效支撑。
3.4.2 玻璃幕墙抗震设计
在地震发生过程中，玻璃幕墙脱落容易引发各类次生灾害，所以在隔震设计中，也需要提升玻璃幕墙的抗震能力，另外在建筑恢复的过程中，这些玻璃幕墙也需要能够进行恢复。在当前的技术应用中，已经能够满足对玻璃幕墙抗震能力的有效提升。例如在乌鲁木齐机场的设计中，就采用了可伸缩框架技术，在该项技术的应用中，大量应用电磁铁连接玻璃与建筑的整体框架，保证玻璃幕墙能够随着建筑变形而发生变化的同时，也具备很高的强度。需要注意的是，在玻璃幕墙抗震设计的过程中，还需要重视幕墙的保温隔热性能。
4 结论
综上所述，高层建筑结构设计的不规则性会对整个系统的稳定性造成一定影响，并且相较于规则建筑，不规则建筑通常抗震性能较差，需要能够充分提升系统的抗震能力。在具体设计中，可采取降低相对偏心率和建筑震动周期达成目的，同时也需要应用相关辅助措施，全面提升高层建筑的抗震能力。
参考文献
[1]史沛元.高层建筑结构设计的不规则性研究与应用[J].建材与装饰，2018（39）：129~130.
[2]李祖维.高层建筑结构设计不规则性的研究和应用[J].建材与装饰，2018（20）：134.
[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（05）：79.
论文作者:庞纪忠,张振
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
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