摘要：近年来，城市中的高层建筑数量及规模正在与日俱增，而随着一栋栋“摩天大楼”的拔地而起，对它们的结构设计也提出了更高的要求。就现实情况来看，我国正有越来越多的高层建筑采用不规则结构设计，这昭示着建筑结构设计水平的进一步提升。不规则结构的高层建筑优势有二：一是提高建筑外形的美观性与个性化，二是解决自然条件、建筑空间、工程造价等相关因素的矛盾。不过，高层建筑不规则结构设计比规则结构设计的难度要大很多，以下就详细谈谈高层建筑不规则结构设计的相关问题。
关键词：高层建筑；不规则结构；设计策略
引言
随着社会发展和时代不断推进，人们对于建筑的要求也在不断攀升。这也是近年来我们会看到越来越多性能丰富、造型特异的建筑体产生，且很多城市中不断有摩天大楼出现的原因。这些高层建筑及不规则的结构设计在满足人们视觉需求的同时，也极大增加了建筑结构设计的难度，并且使得建筑体的抗震性及安全稳定性更难得到有效保障。对于高层不规则建筑的结构设计中有很多值得注意的技术要点，采取的结构设计方法和理念也非常重要。有效的结构设计不仅能够让高层不规则建筑体良好实施，这也是让这类建筑有更好的使用性能，并且充分保障建筑体安全稳定性的方法。
1不规则结构分类
对于规则结构，它需要满足以下两个条件：①包含承载力比、位移比和周期比等在内的所有技术参数都满足技术规范提出的“不宜”要求；②没有上述三种不规则特点。不规则结构通常可分成以下三类：
第一类为一般不规则，其位移比大于1.2，当为A级高层建筑时，位移比在1.2~1.35范围内，当为B级高层建筑时，位移比在1.2~1.3范围内。承载比小于0.8，当为A级高层建筑时，承载比在0.65~0.8范围内，当为B级高层建筑时，承载比在0.75~0.8范围内。超出建筑平面或竖向相关规范某一指标，但超出的并不多。采用某种特殊的高层结构。
第二类为特别不规则，其位移比大于1.3，当为A级高层建筑时，位移比在1.35~1.5范围内，当为B级高层建筑时，位移比在1.3~1.4范围内。对于周期比，当为A级高层建筑时，大于0.9，当为B级高层建筑时，大于0.85。对于承载比，当为A级高层建筑时，小于0.65，当为B级高层建筑时，小于0.75。由两个指标符合不规则结构标准，或其中一个超出限值很多。采用两个特殊的高层结构。
第三类为严重不规则，其承载比、位移比及周期比等各项技术参数都无法满足规范要求，或根本无法计算。结构的体形较为复杂，不论平面或立面，均十分不规则，有多个指标超出限值。采用三种及以上的特殊高层结构。
2工程概况
本工程为某高层建筑工程，建筑总高度为65.25m，总面积为11450.2m2，共22层，其中有1层为地下建筑，地上各层包括商场和住宅。建筑自地下1层到地上3层近似矩形平面，4层及4层以上近似“凸”形平面。本高层建筑抗震设防烈度为7度，主体结构采用框架-剪力墙结构，存在的不规则类型具体包括平面不规则、楼板不连续等。在具体设计时，需要针对性的进行不规则的结构设计，并重视做好结构薄弱部位的抗震强化设计。
3高层建筑不规则结构设计策略
3.1降低建筑结构偏心距
当建筑结构存在偏心距问题时，有可能会对高层建筑的质量造成影响。因此，在设计阶段就应尽可能降低建筑结构的偏心距，在源头上将不利因素消除，确保建筑的稳定性。基于改善扭转效应的目的，应对建筑的整体布局进行优化处理，最大程度上降低楼层的位移比，缩短质心与刚心的距离。
工程中较为可行的措施有：对建筑结构进行整体计算分析，对不规则平面进行适度调整，而后对调整后的结构进行再次分析，经多重验算且确保无误后方可通过。基于上述方法不但可得到建筑的质心与刚心，还可掌握结构的刚度分布，以便对抗侧力结构构件进行适度调整，确保高层建筑的稳定性。
3.2竖向体型收进处理
本建筑工程由于有商业建筑和住宅区的区分，因而在4层商业建筑以上，结构平面就出现了收进现象，具体的体型收进高度和收进后的平面宽度分别为11.1m和12.7m，基本达到建筑总高度的17%与下部楼层对应宽度的49%。而上述比值已经接近于高规第3.5.5条对应的20%和75%的限值，因而可以将该结构判定为竖向不规则结构。针对竖向不规则结构，设计人员在进行处理时，应关注抗震增强设计。基于此，应针对结构薄弱层，以多遇地震作用标准值为基准，以该值的剪力乘以1.25的增大系数。而在进行具体的结构设计时，设计人员则要保持上部收进楼层和相邻下部楼层对应的剪力墙和框架柱的截面尺寸不出现变化，并且要使混凝土等级达到强度要求，由此可以保证使两个楼层间的抗侧移刚度和承载力处于较小的差值范围内。在具体的抗震不屈服设计目标中，设计人员应从提高建筑结构塑性角度出发进行设计，并对地震影响系数进行预估，在弹性时程分析法下进行补充计算，提高抗震设计精准度。
3.3扭转不规则处理
对本工程进行扭转不规则的判定时，设计人员基于双向地震作用力和偶然偏心距这两个参数，对本工程最大的位移与层平均位移的具体比值进行了计算，得出最大比值为1.32（X向），1.16（Y向），根据高规中的3.4.5条的规定，可将本工程判定为扭转不规则结构。在判定为扭转不规则结构之后，设计人员需要通过合理的处理措施来减小扭转效应。在具体布置剪力墙时，应注重均匀性和对称性，在这一布置原则下，尽量使结构的质量中心与刚度中心接近或重合。此外，设计人员还要从削弱核心筒的刚度这一角度出发，采取措施增强结构周边剪力墙的抗侧刚度，使结构具备更加优异的抗扭性能。设计人员在对本工程进行计算模型的反复优化之后，得出具体的结构质量中心和刚度中心距离值，具体为0.01～0.07m（X向）、0.05～0.37m（Y向）。经进一步计算和比对高规可知，本工程的Tt/T1=0.7739，相较于限值要求0.9还有一定的富余，因而判定，经过处理之后，该结构的扭转效应已经得到了有效的控制。
3.4防震缝设置
高层建筑结构在日常使用过程中遭遇地震的可能性较小，但是也需要高度重视进行抗震设计。尤其针对强度较小的地震，更应该提高重视。在进行具体设计时，设计人员应合理的设置抗震缝。高层建筑的实际平面结构一般较为复杂，在进行设计时，要针对不规则结构进行处理，并设置恰当的抗震结构，留置合理的抗震缝。在具体设置时，设计人员可以对平面结构进行分区，使其形成较为简单的结构单元。而在具体设置抗震缝的过程中，工程人员也需要关注抗震缝两侧的结构体系，若结构体系不一致，则要以较为不利的抗震场景为基准进行抗震缝的优化设计，可以对宽度进行收窄或扩宽，同时还可以结合相邻建筑结构的基础沉降情况合理的设置沉降缝。
结语
综上所述，高层建筑是现代建筑的主要趋势，不规则结构设计既可以提高高层建筑外形的美观性与个性化，又能够解决自然条件、建筑空间、工程造价等相关因素的矛盾。而无论是竖向不规则结构还是平面不规则结构，其在实际设计中都需要采取科学合理的设计方法与技巧。
参考文献
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