高层建筑结构设计不规则性的研究与应用

一般来说，在一项工程之中，因为会涉及到各种不同的环境和出现一些突发的情况，这就会导致建筑物不可能完全的绝对规则和对称。建筑物的不规则性主要表现在几个方面：建筑水平面的凹凸不平不规则、局部的连接的楼板不是完全的连续、规则，还有就是建筑本身在他的竖向刚度上会出现不连续、不规则等现象。在实际的施工过程中，必须要十分准确的判断出来建筑物不规则的位置，只有这样才能不影响到对建筑物结构的建模、确定建筑物的结构等一系列的布置方案，还有就是要确定建筑物自身的缺点，找出它的薄弱地方，然后在最大程度上提高整体建筑物的合理性、安全性和经济性。很多情况下，不规则的建筑物结构会引起结构上水平方向上的偏心侧力，这样也会造成进一步的扭转变形，对于结构的抗侧力是十分不利的，它还会导致建筑物在成本上有不必要的浪费。因而设计者在设计的时候一定要尽量的将建筑物设计为对称、规则的，这样也方便了提高建筑物本身的一些结构性能。

1 高层建筑中不规则的发展现状

如今，我国的经济和科学技术都是处在不断的发展和提升之中的，我国的建筑行业也没有落后，也是在不断的前进中。随着我国城市的不断完善扩建，设计者们为了可以更好的迎合城市建设的发展需要，他们已经在渐渐的更新了一些自己以往必须要面对的比如对称、规则等问题，他们正在努力试着创造一些比较新颖别致、与众不同、标新立异的建筑，这其中就包括了非对称、不规则的建筑物结构。如今人们的观念也在一点点的转变中，现在很多城市中都出现了很多不同的复杂体型和不规则的结构，这种建筑趋势就在某个程度上代表了我国以后建筑的发展方向。

2 高层建筑结构对称、均匀性的主要体现

高层建筑主体抗侧力结构沿两个主轴方向的刚度比较接近、变形特性比较相似。这个主要就是因为高层建筑一般都是三维空间的结构，实际的地震荷载、风荷载等等都均有比较任意的方向性；高层主建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较的均匀，这样就能够具有比较优异的抗震抗风的特性。

高层建筑的主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀、不要突变。这个主要说的就是主体结构的剪切刚度不能够有突变。这种均匀的高层建筑可以很

好的避免因为薄弱层的破坏而引起的结构上的整体破坏，尤其是以强震区的高层建筑特别要注意这一点。

高层建筑主体抗侧力的平面布置，往往应该注意同一个主体方向各个分片的抗侧力结构刚度要尽量的平均，应该尽力避免在主体结构布置中出现某一、两片的刚度因为各种原因而存在的比较大的差异的结构。

高层建筑主体抗侧力的水平布置还要注意核心与周围结构刚度的协调统一，保证主体结构具有良好的抗扭刚度，以便避免高层建筑在地震荷载以及风荷载的扭矩作用下产生过大的扭曲变形而导致他的结构在一定程度上存在着被破坏的危险。

3 高层建筑结构存在的不规则性的种类

高层建筑结构存在的不规则性的种类主要可以分为两类：第一种，平面不规则结构类型，这其中还包含了扭转不规则、凹凸面不规则、楼板局部不连续等等。第二种，竖向不规则结构类型，这其中又包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力结构不连续、楼层承载力突变、楼层间质量突变等等。下面，就介绍一些比较常见的可以判断两种不规则类型标准的具体办法。

3.1 竖向不规则的类型

一般来说，竖向不规则的类型，首先是指侧向刚度的不规则，检测的办法一般就是此楼层的侧向刚度值不能超过临近上层的十分之七；其次是在竖直方向上，它的结构抗侧力分布不连续，检测的方法一般是结构受力，他主要是依托水平设施来传导的；再次就是楼层的承载力出現了比较大的波动，它的测量方法就是层间抗侧力结构承载程度能高于它上一层的五分之四；最后就是楼层之间出现的重力大幅度存在变化，它的测量方法就是某一楼层的重量高出下层重量的百分之一百五。

3.2 平面不规则的类型

平面不规则的类型一般分为三种：一是扭转程度的不规则，它的测量方法就是每层楼之中最大的层间位移值要高出平均位移值的百分之一百二十；二是平面凹凸的不规则，测量办法就是整体结构凹陷一侧的长度与总长度的比例不能超过零点三；三是楼板局部的不连续，他的测量方法就是楼板的长度和平面刚度不能出现较大幅度的变化。

4 不规则高层建筑结构设计中应该注意和采取的一些措施

4.1 提高建筑物周边抗扭能力

如果想要保证一个建筑物在很强烈的震动下依然保存完好，那么仅仅是单靠调整他的结构布置是远远不够的。相关的技术人员通过各种不同的实验，才得出了以下这些结论，就是说当建筑物处在一个非弹性的时期的时候，对称的建筑物结构往往会受到双向水平地震作用的影响，会产生建筑物物体变形。如果提前考虑到建筑物结构的抗震性能，就应该强化那些抗扭效应等等，这样才能使得建筑物在强震的情况下依然可以保证一个很好的整体弹性状况。

4.2 较小地震带来的破坏，可以设置防震缝

在一些实际的工程中时常会遇到一些平面形状比较复杂的建筑结构，因为一些外在条件的会导致不能把平面结构弄成完全规则的设计，这个时候就可以通过设计一些抗震缝将结构分成比较简单的结构单元。在一项建筑工程之中，设置抗震缝是十分必要的。比如说：需要设置抗震缝两侧的机构体系迥异或者是地震反应效应显著不同时时，抗震缝的宽度就要考虑不利一侧的结构；当相邻建筑结构的基础沉降量比较大的时候，可以设置兼做沉降缝的抗震缝。

4.3 调整建筑结构的抗侧刚度和抗扭刚度比值

根据一些相关的资料表明，建筑结构的扭转效应与结构周期比的平方的关系基本上是呈线性的关系，因而在设计建筑物的时候，可以考虑适当的减少一些建筑结构的周期。在做剪力墙的时候，则需要在合理的范围内尽量的加长或者是增厚周边的剪力墙，尤其是要重视那些离刚心最远的一些剪力墙。加大结构抗扭刚度的一般做法就是在建筑结构边缘上设置拉梁，同时也要缩小建筑结构的扭转周期，也可以通过增加周边连梁的刚度来实现。

言而总之，在实际的建筑工程中，建筑结构的不规则性的判断会在一定程度上直接影响到建筑结构的建模、建筑结构的一些列布置、薄弱楼层等等，从而还能够间接的影响到建筑结构的布置是不是经济合理以及安全。结构设计师一般在设计不规则建筑物的时候，必须要尽量减少或者尽最大努力避免建筑结构出现薄弱的部位，如果实在避免不了的话，也要想出对策，对薄弱部位作出强化。直到现在，对于不规则的高层建筑结构的分析和研究还存在很多没有解决好的问题，但是随着计算机科学的不断发展，一定可以发现更多更好的方法来设计出不规则建筑结构的模型来，然后真正实现更加真实的模拟实际情况的工况。

参考文献：

[1] 赵丽清.浅谈高层建筑结构分析与设计[J].山西建筑 ，2013，33（14）. [2] 安志宏.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[D].吉林大学，2013 [3] 曹军.高层建筑结构设计中平面不规则问题的分析与抗震措施[J].中华建设，2012（22）