刘志强
临沂市建筑设计研究院有限责任公司
山东省临沂市276000
摘要： 在高层建筑不规则结构设计中,要遵循科学的设计原则,结合高层建筑的结构设计特点和实际情况,将不规则结构设计方法融入高层建筑的结构设计活动中,做到全面提高高层建筑整体不规则结构设计的效果和水平. 很多高层建筑结构往往表现为不规则性，这不仅会影响整个城市的美观，还会影响城市的经济发展，因此一定要规范高层建筑结构设计，使其整体具有一定的分布规则。本文主要分析探讨了关于高层建筑结构设计不规则性的研究和应用。
一、高层建筑结构不规则的特点和现状
1.1不规则建筑结构的特点
高层建筑不规则结构的形式比较多，当前较为常见的有平面不规则和竖向不规则两种形式，这两种形式的特点也有所不同。（1）竖向不规则结构类型。①侧向刚度不规则。侧向刚度不规则是指建筑除了顶层以外，整个建筑的每一层侧向刚度值都要小于相邻上一层的侧向刚度的70%；还小于该楼层以上相邻三层侧向刚度平均值的80%；每一层局部收进的水平方向尺寸都要大于相邻下一层水平尺寸的25%。②竖向抗侧力构件不连续。竖向抗侧力构件不连续主要是指建筑的竖向构件缩进大于25%或者外挑大于4m和10%，上下墙“柱”支撑不连续，其主要判断依据是竖直方向上的抗侧力构件内力可以通过水平转换为构件向下传递。③楼层承载力突变。这种不规则是指建筑结构相邻层的受剪承载力变化大于80%
（2）平面不规则结构类型。①扭转不规则。高层建筑结构扭转不规则是指建筑每层的最大弹性水平位移都要比楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍大，判断标准是在单向偶然偏心地震作用下的位移比大雨1.2倍，甚至超过1.5倍。②凹凸不规则。凹凸不规则的判断标准是建筑结构平面凹进一侧的尺寸超过其投影方向总尺寸30%。③楼板局部的不连续。楼板局部是指建筑结构的楼板尺寸和平面刚度变大，较为常见的楼板局部不连续主要有楼板开洞面积大于楼面面积的30%，楼板有效宽度大于典型宽度的50%。对于一些比较不规则的楼板，可能会出现楼板最小有效宽度小于2m或者有效净宽度大于5m的情况。平面不规则会造成建筑结构的平面刚度偏心、平面强度偏心以及平面质量偏心，影响建筑结构的安全稳定性。
二、合理化应用研究
2.1增强结构的刚度性及抗剪力
基于高层建筑物整体结构的扭转效应与其实际周期之间也存在着线性关系。那么，在对高层建筑物整体结构进行不规则性设计时，相关设计人员应当对高层建筑物整体结构的不规则性周期长度为依据，尽量将其结构扭转的刚度性有效增加，进而将整体结构设计的扭转性周期缩短，有效地提升高层建筑物整体结构的拉梁刚度。此外，为了能够让高层建筑物整体结构的不规则性设计影响其建筑物的使用周期及安全性，还需要相关的设计人员在进行不规则性结构设计过程中，尤为关注建筑物结构抗剪力的提升，以防止高层建筑物整体结构受水平震动的作用力影响，而出现结构偏心的情况。
2.2合理设置防震缝
针对一些结构相对较为复杂，且不规则性较为凸出的一些高层建筑物，相关设计人员可以进行防震缝的合理设置，以起到提升高层建筑物整体结构抗震性的作用。防震缝设计，主要分为双柱及双墙两种模式，通过高层建筑物基础面增加其整体结构的强度性。在进行防震缝设置时，对于防震缝具体的尺寸应当控制在50-100mm左右。通过对防震缝两侧墙体的利用，把建筑物有效地分为不同单元，让每个独立单元都可保持着均匀性的结构，以起到提升高层建筑物整体结构抗震性的作用。
2.3合理降低结构的偏心距
对于高层建整体结构来说，建筑物扭转效应与其相对性的偏心距存在着线性关系。相关的设计人员就可以把握住这一点原理，缩小高层建筑物内部楼层的位移比例，合理调整建筑物的平面结构，让高层建筑物内部结构之间形成一定的架构，以起到缩小高层建筑物整体结构偏心距的作用，进而将高层建筑物内部构件实际抗侧力有效提升。
三、高层建筑结构设计不规则性的发展趋势
现代高层建筑采用不规则设计的主要原因是对美的追求。建筑技术的不断发展意味着这一追求将继续受到关注。此外，不规则的设计实际上可以提高建筑的性能，这也是设计师所重视的。综上所述，高层建筑不规则结构设计的发展趋势包括文化特征的进一步整合、建筑内涵的增强和性能的提高。就文化特征而言，迪拜帆船酒店是代表。这座建筑融合了阿拉伯民族的沿海文化和航海文化。就建筑内涵而言，悉尼歌剧院是代表。歌剧院的设计参考了玛雅文化和阿兹特克神庙。该设计展示了更多其自身丰富的文化内容，以使其与建筑表现相兼容，并增强其吸引力和表现力。在性能提升方面，各种建筑都有设计，比如中国的鸟巢体育场。
3.1我国高层建筑结构设计不规则性的现状
随着我国社会经济的快速发展，房地产业、建筑业的也在不断进步与发展，近年来，许多城市都在进行旧城市升级改，设计者们为了迎合城市建设的发展需求，他们已经逐步更新了自己以往建筑物必须要对称、规则的观念，他们正试着建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑，如非对称、不规则的建筑结构，各大城市中已经出现了很多不规则的复杂结构建筑物，这是我国乃至全球范围内建筑行业今后的发展方向。另一方面，虽然这些建筑的出现给城市增添了一道亮丽的风景线，对结构设计人员也是严峻的考验。在遵循规范准则的同时，设计与计算分析不规则建筑结构，是结构设计师们所面临的一道难题，也是工程设计中的重中之重。
3.2不规则建筑设计的应对策略
这单单依靠结构布局的调整是无法保证建筑结构在强烈震动下依然安全的，而高层建筑物的抗震设计能让建筑物在地震时达到安然无恙的效果。由于建筑物结构在非弹性时期内，对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象，那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能，这样就可保证对建筑的损害降至最低。在抗震能力的基础上来说，设计者应该注重周围抗扭构件抗剪性能的提升，确保能够在强烈震动情况下具有良好的弹性。在实际建筑工程中，越来越多的出现一些复杂的各类建筑结构，这都是由于由于受到地质、地形等环境条件的限制，而使得无法将平面结构设计成规则或是对称的结构，这时就有必要设置规范的防震缝来把结构分解成相对简单的单一结构个体，其中还要注意在设置抗震缝的过程中，若两侧的构件体系差异较大或者对震动反应表现不同之时，那么抗震缝的设计宽度就要更多的考虑薄弱一侧的结构构件；当相邻建筑结构的基础沉降量较大时，可以设置兼做沉降缝的的抗震缝。
四、结语
随着高层建筑的发展，其结构平面、立面布置趋向复杂化，一方面对结构设计提出了更高要求，另一方面，对特殊问题应进行进一步的研究，以提高结构抗震抗风与受力性能!因此，对于不规则的高层建筑来说，整体结构如何布置，薄弱环节如何最大限度地减少，计算机计算如何降低误差等问题仍任重道远。今后若干年，我国仍将是世界上高层建筑建设最多的国家，大量的建设工程，会为我们提供发展的机遇，但是对于高层建筑尤其是不规则的建筑必须加强相关研究工作，形成有中国特色的高层建筑结构相关标准、体系。本文提出的一些有关不规则的高层建筑设计理论和在实际当中采用的措施将为高层建筑的结构设计和施工提供重要的参考依据。
参考文献
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