张雷
淮安市城市建设设计研究院有限公司 江苏淮安 223001
摘要：人们的审美需求随着会的发展而在不断提高着。在建筑行业中，在保证建筑的功能性之外，对于建筑结构的外部设计形式也有了较为深入的研究，越来越多的不规则建筑结构形态出现在建筑的结构设计中。建筑结构越高，在设计施工的过程中难度就会相应变大，这一切都是对建筑设计以及施工人员的严峻考验。
关键词：高层建筑结构 设计不规则性 应用
为了提高土地利用率，节约建筑成本，我国现在的建筑业逐渐以高层建筑为主，各类写字楼与居民住宅的建筑高度都在逐渐增加。由于不同建筑物的功能需求不尽相同，建筑的设计过程受到了一定程度的制约，外立面的审美要求和所处地域的客观条件等影响，高层建筑的建造结构也越来越不规则。建筑结构的不规则性，从外观上来看不再是方正的矩形结构，出现了外立平面不规则，某一处的楼板不是完全贯通，横向有突出构件等。为了确保某高层建筑功能的合理性，能够满足日常设计需要，还有在施工建设过程中和后续使用阶段的安全性，在结构设计阶段就不能盲目追求不规则的视觉效果和不切实际的标新立异的设计理念。应当尽可能采用科学合理的结构体系，在结构具备应有的刚性、承重性和抗震性，以应对建筑结构不规则导致的局部结构薄弱的现象，
一、高层建筑结构不规则性设计的发展现状
伴随着我国基础制造业、科技发展水平和从业人员专业技术性的不断提高，我国的建筑业也在飞速发展。城市建设总体规划的不断变革，城市中的建设用地逐渐较少，为了提高土地的利用率，降低因土地成本导致的工程建筑总价提高，高层建筑如雨后春笋般出现在城市的版图上。经济的发展带来了人们审美意识的变革，再加之各类地标性建筑和大型综合商业体的出现，为了迎合当今城市的建设的发展需求，建筑设计者逐步舍弃了原有的对称的规则性设计理念。开始着手设计建造更多的外形不规则的建筑，不再坚持建筑架构的对称性和方正性，以建筑造型结构的多样性来进行设计规划。需要注意的问题是，虽然高层建筑不规则的造型设计为建筑造型增加了艺术性和审美性，但是却增加了建筑结构施工的难度，是对结构设计和施工人员的极大考验。
二、高层建筑结构不规则性设计的类型
目前高层建筑结构中不规则主要有两种方式，一种是平面不规则结构，比如某一部分的楼板因设计上有中空部分导致楼板不连贯，局部楼板间有高差带来的不规则，以及扭转不规则；另一种则是竖向不规则结构，例如竖向上上层楼板尺寸大于下层楼板引发的结构不连贯，楼层结构中存在架空层导致承载力发生变化等等。
（一）平面方向的不规则结构
平面方向上的不规则包括部分楼板不连续、凹凸不规则和扭转不规则。
（1）楼板局部不连续
在高层建筑的不规则设计施工过程中，会因为楼板的尺寸不一致、在实际施工中楼板上有开洞或者是建筑设计中有大面积的楼层错层而导致楼板的不连续。为了保证建筑的安全性能和正常使用，要在楼板边缘设置边梁与暗梁进行支撑，并在楼板边角部分使用斜向钢筋进行固定增强建筑的稳定性。
（2）凹凸不规则
当建筑平面凹进的尺寸超过建筑结构相应部分的投影面积的百分之三十时，视为凹凸不规则。如果建筑表面的楼板有很大的凹入，凹口两侧的楼板结构就会相对薄弱，结构强度达不到其他部分的标准。当受到外力侵袭时，容易因震动而导致薄弱部位的损毁。这就要求在进行高层建筑结构设计时，尽量避免在建筑平面出现特别大的凹入部分，以避免凹凸不规则现象的出现。如果无法改变需要建筑的凹面的情况，那就要在保持受力均匀的情况下在凹槽的部位用钢梁和拉板来固定。
（3）扭转不规则
扭转不规则是以每个楼层在外力作用下弹性水平位移的程度来进行判断的，如果位移程度超过这一楼层层间位移平均值的1.2倍，就被称之为扭转不规则。建筑结构中过大的扭转会影响结构的完整性，造成极大的安全隐患。
想要减小因扭转不规则造成的破坏力，一定要控制好质量中心与刚性中心的偏心距。还要对结构平面的刚度进行调整，以增大扭转部位构建的抗扭转强度。
（二）竖直方向的不规则结构
竖直方向上的不规则结构包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。
（1）侧向刚度不规则
侧向刚度不规则的衡量标准是某一楼层的侧向刚度取值是否是小于这一楼层之上的楼层的侧向刚度的70%。此外，由于竖直方向的结构抗侧力构件位置没有连贯性，对侧向刚度的衡量是通过水平层面来开展的。除去建筑物的顶楼或者是在顶楼上单独建造小于建筑楼面面积的建筑，该楼层水平方向局部收进尺寸不能小于相邻楼层的25%。一般来说，在高层建筑结构的设计中，为保证合建筑施工和使用的安全性，建筑物的侧向刚度自上而下都是原来越大的，这样可以避免避免在刚度较小的部分因变形的部位集中而形成软弱层。
（2）竖向抗侧力构件不连续
构成竖向抗侧力结构的构件，如柱子、承重墙等的承受的内在力是由横向的梁来向下进行传递分散的的。当有立柱，承重墙体中间部位有空洞致使结构不连续的情况出现时，会在缺口部分形成薄弱点，此处对于外力的抗性较弱。
（3）楼层承载力突变
当楼层的总质量超过下层的一点五倍时，楼层间的承载力会突然发生改变，造成建筑结构上的薄弱地带，引起安全隐患。
通过以上对高层建筑结构设计不规则性的类型的分析可以看出，当高层建筑遭受地震、飓风或者是其他强力冲击时，建筑物中结构破损最为严重的地方就是平面上各类分布不均匀的地方，高层建筑的结构重点和刚度达不到标准或者是构件抗扭转力不足的位置也会遭到较强的冲击。与地震造成的水平和垂直方向的晃动相比，扭转作用对建筑物的破坏更为严重。在进行高层建筑的建造结构设计时，要尽可能地避免因过分追求视觉效果带来的建筑施工上的不便，在对建筑进行不规则设计的同时，最大限度的保留建筑平面的空间上的对称性，避免出现较大的偏心性。另外还要在建筑结构的设计是可行的这一基础上，尽量提高建筑构件的刚力，提高与扭转效应的抵抗力。
三、不规则性在高层建筑结构设计中的应用
通过对大量数据的采集分析对比，在遭受地震、泥石流、飓风等外力侵袭时，高层建筑的结构不规则性越强，稳定性就相对越差。在面对自然灾害时，建筑的刚度偏心性过大，结构的抗扭转度不足都直接导致了高层不规则建筑的稳定性远远不如普通的结构规则型的建筑。这就是说，想要降低建筑结构上的扭转效应，在设计之初就要尽量减少不规则的部分。
（一）尽量减弱高层建筑结构中的相对偏心距
建筑结构中决定扭转效应大小的是相对偏心距，降低建筑结构中的偏心距才能减弱扭转效应，这就意味着建筑楼层之间的位移不能过大，建筑整体结构的不对称性不能过大。在实际施工过程中，要随着工程的推进来不断的对建筑平面上的各种数据进行不断分析，从而得出确切的偏心距数值。
（二）增加高层建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度
想要减低扭转效应对高层建筑稳定性的影响，在进行建筑结构设计的时候，就要考虑到如何减小建筑结构周期，把剪刀墙进行加长加厚，设置拉梁等。
（三）提高建筑构件的强度和韧性
如果建筑构件自身的强度和韧性达不到与外界剧烈变动相抵抗的标准，当地震和飓风来临时，不规则的建筑水平方向受力就会变大，对建筑的自身结构产生影响。建筑结构水平上的轻微位移，就会引起建筑结构的偏心距增大，进而对建筑结构造成损伤。为了避免高层不规则建筑能够保持稳定行，就要加强建筑构件的强度和韧性，当外力来袭时，可以通过建筑本身对外力的消解来提高其稳定性。
结语
总的来说，虽然高层建筑结构上的不规则设计美化了城市，带来了新的视觉体验，但是对于设计施工安全性的研究也不容忽视。除了要满足建筑物的外在形象需求外，更应该注重建筑的整体稳定性和安全性，只有将这二者有效地结合，才能满足多方面的需求。
参考文献：
[1]安利军.浅谈高层建筑结构设计不规则性的应用[J].建材与装饰,2019(01):131-132.
[2]吴学林.高层建筑结构设计的不规则性研究与应用[J].居舍,2018(36):100.
[3]郜志远,袁海梅.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].建材与装饰,2018(44):65-66.