郑 进
四川省建筑设计研究院有限公司，四川 成都 610000
摘要：随着时代的不断进步，城市中的建筑物持续上升，并且取得了显著的发展，不同城市的特色都不同，建筑设计逐渐应运而生。城市的快速发展给建筑带来了许多新的要求，尤其是在高层建筑中，不规则设计已在业界得到了广泛的应用，也得到了人们的注意。不规则设计打破了传统的建筑设计，主要在风格和特征方面，提升了审美的范围，重点突出个人化和独特化。因此，不规则设计在建筑结构设计中得到了很高的认可和使用。基于此，本文探讨不规则设计应用于建筑结构的实际设计，并希望提高不规则设计的应用水平。
关键词：高层建筑；不规则结构；结构设计
引言
为了实现高层结构设计的标准化，设计人员必须“坚持质量第一，发展至上”的理念，并以建筑物的稳定性作为设计的起点。着眼于高层建筑不规则结构的常见形式，应引起设计人员的重视，必须进行全面仔细的分析，并根据自身的设计经验，重视设计方法以及设计细节，创建科学合理的设计，确保不规则设计方案的完整性和准确性[1]。
1常见的不规则结构类型
1.1竖向不规则结构
首先，楼层承载力的变化。针对高层建筑而言，楼层抗侧承载力分布从底部到顶部显示出递减的规律。换句话说，与前一层相比，每一层的抗剪能力都降低了，如果某层层间受剪承载力小于相邻上层的80%，就属于抗侧承载力突变。其次，竖向刚度的急剧变化，这包含两种情况，第一种是楼层的侧向刚度与相邻的上层呈现递减趋势，如小于70%或者小于相邻其上三层侧向刚度平均值的80%以上属于侧向刚度不规则。另一种是，楼层的局部收进比相邻较低楼层大25％以上，其中不包含建筑物的顶楼。除此之外，还有一种竖向不规则情况，就是层间的质量，较低的楼层在质量上比相邻的楼层低，通常小1.5倍及以上[2]。
1.2平面不规则结构
平面不规则由平面扭转不规则、楼板缺乏连续性以及凹凸不规则三部分组成。首先，平面扭转不规则是指基于楼板结构两端的弹性水平位移的平均值，最大弹性水平位移为平均值的1.2倍或更多，则结构扭转不规则。其次，楼板没有连续性，其主要原因是建筑平面发生了重大变化，如建筑楼面开洞面积过大导致楼板有效宽度减小，可能导致该层楼板不满足刚性楼板假定。最后，凹凸不规则是指建筑平面上凹进或凸出的部分在相应的投影方向上大于总尺寸的30%。
1.3建筑体本身的不规则
建筑物自身也存在不规则性：主要表现为建筑物每层的刚心与质心分离，使建筑物的整体刚度和建筑物的抗震性能受到影响。导致建筑物的刚心质心分离原因很多，一方面，早期不合理的结构构件布置，另一方面，建筑材料不合格、施工工艺较低，施工误差等，刚心质心也会发生偏差，这将直接导致建筑物出现较大的扭转效应。
2高层建筑不规则结构设计的策略
随着社会的不断进步，高层建筑的范围快速扩大，加大了对高层建筑研究的力度，特别是对建筑物的不规则结构设计。经过调查分析，发现高层建筑主体结构在地震后的破坏通常来看是由于建筑的不规则性。研究结果表明，影响建筑物结构破坏最重要的因素是扭转效应。因此，在设计高层建筑的不规则结构时，必须合理控制好不规则结构的扭转效应。接下来，引入了几种方法来对抗不规则结构的扭转效应[3]。
2.1设计方案的优化
在设计方案评比的前期，条件允许的情况下，采用清晰、规则、对称的结构方案，尽可能不使用不规则方案，可以有效的控制不规则性。如不可避免要采用不规则方案，则必须对结构设计做出优化，从而改善不规则结构的地震作用效应水平，主要包括：（1）调整结构构件布置，如增加或加大结构角部的剪力墙并协调各竖向构件布置，改进结构抗扭。（2）对于平面上的凹凸结构，可以通过安装防振接头以产生规律性的侧向力来提供支撑（3）对于不连续的地板，减少不连续的方式很多，最常用的就是拉板及拉梁。（4）如果结构的承载力和刚度突变，可尝试增加刚度较小楼层的竖向构件布置或增大竖向构件截面，或增大竖向构件的配筋，防止因为刚度突变出现的应力集中。
2.2加强结构抗震概念设计
抗震措施是抵抗地震作用效应的主要方式，也是在经过数次地震之后，设计专家和科学家对其进行的总结，也是对结构抗震计算结果的完善，并补充了结构（尤其是严重不规则结构）的地震计算结果。由于不规则结构系统的复杂性，软件可靠程度及分析精度可能难以满足要求，分析结果实际误差较大，不符合项目方案的要求。因此，可以看出，抗震概念设计的重要性，相关设计师应该高度重视，采取合理抗震措施。许多结构规范都写有关于抗震设计相关的强制性规定，设计者必须对其进行深入了解，并应严格执行。
2.3增强抗剪能力和抗侧刚度
控制不规则结构的扭转效应可以通过增强结构的抗剪强度来实现。主要是通过协调主体结构竖向构件的布置，增加竖向构件的截面及配筋来实现。建筑受到地震的影响，竖向构件发生位移，结构也将出现偏心，结构还可能进入非弹性状态，发生不可恢复的塑性变形，使结构变得不规则。因此，想要提高高层建筑主体结构的抗震性能，就必须增加主体结构抗侧构件的抗剪能力和抗侧刚度，这样整个高层建筑在受到相当程度的外力作用下也可以恢复到正常的弹性[4]。
2.4合理控制相对偏心距
对于不规则的高层建筑而言，应合理控制相对偏心距。据实际调查得知，这种类型的建筑物的相对偏心率将随建筑物的扭矩而直接变化，并显示出线性关系。如果在实际施工控制中，适当调整不合格平面的设计，则将有助于更好地识别整个建筑物的质心和刚度。因此，可以得出：一旦检测到刚心和质心有较大偏差，保障建筑体的稳定性与抗震性最直接的方式就是调试建筑构件的布置及使用。
3、针对建筑结构不规则的解决办法
不规则结构的设计建设中，建筑物的质量会受到个方面的影响，例如：建筑内部功能要求不同导致每个结构都很难形成从下到上质量均匀分布的整体。但是，解决错误设计的基本思想是解决载荷下的应力集中问题，不规则结构更容易出现应力集中。因此，在可能的情况下将建筑不规则的各部分进行脱缝处理形成较为规则的单体。或在建筑师同意的情况下，适当的调整建筑物的体型，以在设计不当的情况下尝试确保最大的结构规则[5]。
结束语
在建筑项目的建设和发展过程中，最常见的就是不规则结构。不规则结构，除需要满足了一般建筑的功能性要求，它的外观和造型也提供给了大众多元化审美方式。因此，对于不规则结构不能一味的排除，而是要寻求其优势。但是，需要结合工程的具体情况，并了解相关规范的要求，对计算方法参数进行合理选择，并对薄弱部位进行深入研究，制定有效的解决方法。
参考文献：
[1]方光银.高层建筑不规则结构设计探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2019(17):65.
[2]方丽媚.高层建筑不规则结构设计研究[J].建筑技术开发,2019,46(11):1-2.
[3]江松.高层建筑不规则结构设计探讨[J].低碳世界,2019,9(05):141-142.
[4]王华梅.高层建筑不规则结构设计的应用研究[J].绿色环保建材,2019(06):55+58.
[5]李晓静,方亮.高层建筑不规则结构设计的应用研究[J].现代物业(中旬刊),2019(03):48.