上海坤建结构设计事务所（普通合伙） 上海 200092
摘要：随着社会经济的快速发展，城镇化建设步伐逐渐加快，各种建筑设施拔地而起，致使土地资源越发紧张，面对这一现状，为了更好地节约土地资源，满足居民需求，高层建筑应时而生。近几年，经济水平的提高带动了我国建筑行业合理有序得健康发展，高层建筑技术水平以及难度有了明显的提高，各种不规则结构设计映入人们的眼帘。这种高层结构设计能够在满足居民日常生活需求的前提下，得到与众不同的建筑设施，更加美观，同时符合当代人们的审美。
关键词：高层建筑；不规则；结构设计；建筑质量；使用价值
1建筑不规则结构的种类
1.1建筑物竖直方向的不规则
竖直方向不规则结构的主要有竖向抗侧力结构不连续、侧向刚度结构不规则、楼层承载力突变等。几种不同的情况对应不同的特点。比如，竖向抗侧力结构不连续的判断标准是：将水平转换构件当作桥梁，在竖直方向的一些抗侧力加上一些本身内力，向下传递；侧向刚度结构不规则的评判标准是：和上一层楼相比，本楼层中侧向刚度取值是否小于其数值的70%，或者和上面三个楼层相比，小于其平均值的80%，除去建筑的顶层，楼层部分收进的水平方向尺寸大于相邻下一层的25%。最后，楼层承载力的突变表现为抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一层的80%。
1.2建筑物平面的不规则
平面建筑物的不规则包括：高层建筑物的楼板局部不连续、楼板凹凸不规则、平面扭转不规则。
高层建筑物的楼板局部产生不连续表现为：本层的楼板设计和平面刚度是否突然发生了变化；高层建筑楼板局部不连续判断标注是楼板的尺寸和平面刚度急剧变化；高层建筑物楼板凹凸不规则判断标准是楼板的结构平面凹进一侧尺寸是否大于该楼板投影方向总尺寸的30%；高层建筑物楼板扭转不规则主要是在具有偶然偏心的规定水平力作用下，楼层两端抗侧力构件弹性水平位移或层间位移的最大值大于平均值的1.2倍。[1]
2高层建筑不规则结构设计的优势
传统的建筑企业更加注重建筑的传承性，而社会经济水平的提高带动人们的思想日益开放，对建筑形象也提出了新的要求。自鸟巢建筑、盛京大剧院等具有文化特色的建筑面向世界后，各个建筑企业纷纷大显神通，带动了高层建筑不规则结构设计的兴起。如今，由于建设用地总量的控制，全国各地都在建造高层建筑，如何在高层建筑设计时既保证建筑功能全面性、使用安全性以及高效经济性，又能完美得融入结构设计的不规则性，已经成为了建筑企业新的发展趋势。这种不规则性的设计打破了传统的单一、呆板，具有新时代的气息，增加了文化的内容，让建筑变得具有特又增添了几分精巧，更容易被人们所接受和喜爱，能够使建筑“美”的特点得到完美的展现。现代建筑不规则结构设计可以主要体现在两大方面，一是平面不规则性设计，一是竖向不规则性设计，不同的设计具有自身不同的特点，对建筑整体带来的影响也是不同的，虽然不规则结构设计在施工时具有一定的难度，需要更多的成本，但这种新型设计对于高层建筑来说，给人们传递了一种自由个性、大胆突破、勇于追求的思想，可以具备让人眼前一亮的惊艳，同时推动了建筑设计的文化传承。[1]
3我国高层建筑不规则结构设计的现状
科技和进步和经济的发展带动国内各领域企业取得了显著的进步，尤其是近几年综合国力的增长加快了城镇化建设的速度，为建筑行业带来了发展的契机。众多建筑企业各展所长，为了响应国家绿色可持续发展的理念，尽可能节约土地资源，高层建筑成为了各个建筑企业发展的潮流。虽然建筑行业始终处于发展的蓝图，却也带来了激烈的市场竞争，企业通过引进先进的机器设备、培训人员操作技术以及引用高质量的原材料等各个方面保证建筑质量，充分发挥其使用价值，以提高自身行业竞争力。
然而，这种结构设计虽然能够满足人们在视觉上的需求，带动城市特色文化的发展，却具有较高的设计以及施工难度，而且存在较多的安全隐患，无论是抗震性、稳定性以及坚固性方面都存在一定的弊端，一旦发生事故，后果无法估量。因此，建筑设计人员必须具备高水平的专业技术能力，需要对建筑周围具体的环境因素、地质结构以及水文特征进行全面性的分析，选择与建筑工程最为匹配的建筑结构以及理念，保证高层建筑设施的质量，充分发挥其使用价值。[1]
4高层建筑不规则结构设计的要点
4.1优化设计方案，选择有效的计算分析方式
建筑工程的施工需要以施工图作为前提，一旦施工图与设计方案存在出入，会直接影响建筑设施的质量水平。尤其是不规则结构设计的高层建筑更加依赖优秀的设计方案。而优秀的设计方案必须有具体、科学、合理的数据作为支撑，这就需要设计人员在设计之前能够根据建筑自身的特点选择最为有效的计算分析方式，常见的分析法主要有底部剪力分析法、振行分解反应普法以及弹性时程分析法，不同的分析法适用不同高度的建筑，计算分析完毕后，得到周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等指标数据，从而为结构设计提供有效数据。设计方案在完成后需要对其进行优化，以保证结构设计的最优。[2]虽然不规则结构设计的主要内容在于不规则，但是在选择设计方案时要尽可能选择较为规则、对称的设计，以保证施工人员对不规则建筑的掌控程度。如果在优化的过程中发现设计方案存在不合理部分，要及时进行修改，在根本上解决隐患。建筑结构设计的优劣水平主要受到三个方面的影响，首先是偏心距，一旦建筑平面出现不规则设计，就会产生偏心距，会对建筑的抗震性能、抗扭性能以及刚度产生影响，这就需要设计人员能够根据具体情况对结构设计进行及时得调整；其次是竖向不规则性，结构设计尽量做到竖向构件连续，避免尺寸突变及错层、转换等情况；最后是部分楼板的不连续，需要加大洞口周边板厚作为辅助，进而保证楼板的支承力和刚度。
4.2提高抗震设计措施，始终把握相对偏心距
抗震设计能够提高高层建筑整体的稳定性，提高抗震设计措施能够降低地震等自然灾害带来的生命财产损失，同时也是国家的要求。根据我国对抗震设计多年的研究，对高层建筑不规则结构设计的抗震设计进行了补充。主要因为不规则的设计结构体系较为繁琐，不能按照传统方法进行数据的计算，容易产生偏差，导致工程问题的产生。[2]而相对偏心距是影响不规则建筑结构稳定性的主要因素，在不规则结构设计过程中，相对偏心距的数值会随着不规则的程度而发生变化，需要设计人员能够始终把握具体数据，一旦出现偏离，需要及时进行调整，进而保证建筑结构的设计质量。
4.3使用抗扭构件，合理调整振动周期
不规则结构设计的高层建筑存在发生扭转和变形的隐患，在结构施工后，高层建筑的形态会逐渐发生变化，被称作扭转效应。加之水平振动的影响，会使高层建筑主体偏离相对偏心距，影响建筑本身的稳定性，提高了安全事故发生的概率。基于这一现象，需要设计人员使用抗扭构件，减小高层建筑发生扭转和变形的程度，将其控制在规范规定范围之内，保证建筑安全稳定性。[2]而且，通过研究发现，振动周期与扭转效应之间存在一定的联系，通过合理调整振动周期可以达到降低扭转效应效果的目的，在根本上解决隐患问题。
结束语
综上所述，高层建筑不规则结构设计更加符合当代社会发展的要求，同时对设计人员提出了新的要求。需要其对新建建筑的具体情况进行把握，在彰显建筑个性的同时使建筑设施具备完善的功能，既发挥建筑独树一帜的个性，又能够保证建筑安全性和稳定性，从而充分发挥其使用价值，为国家和社会带来更高的经济效益。
参考文献：
［1］柯礼达.高层建筑结构设计中不规则分析及其应用［J］.建材与装饰，2005（6）
［2］李建军.高层建筑中转换层结构设计的应用[J].中与建筑，2009（7）