试究高层建筑结构设计不规则性

试究高层建筑结构设计不规则性

耿长春

中交第四航务工程勘察设计院有限公司510000

摘要：近年来，社会经济快速发展的同时促进了我国建筑行业的进步，很多新兴的建筑拔地而起，与此同时，在高层建筑结构设计中，随处可见的是其不规则性，譬如：建筑物本身局部楼板、竖向刚度以及平面凹凸等方面的不规则性。然而，在高层建筑结构设计不规则中，尽管建筑的不规则性可以使人们的视觉体验得到改善，但是，依旧要提升相关设计人员在高层建筑结构设计不规则性中的准确率，因为唯有如此才可以使高层建筑结构设计中的稳定性、安全性这两个方面得到相对应的保障。鉴于此，本文就从高层建筑结构设计中不规则性的要点展开详细探索分析，以供相关人士参考。

关键词：高层建筑结构设计；不规则性；要点

1、建筑结构设计不规则的基本概述

1.1建筑结构设计不规则的内涵分析

现如今，就高层建筑结构设计而言，影响其选择方案的因素主要有工程的地质，选址以及大气环境等方面的原因，其中，选择方案最为良好的基础是以科学且经济合理的方法进行选择，从而增强高层建筑的稳定性与安全性，鉴于此，相关人员一定要按照高层建筑实际状况进行分配调整。近年来，就调整高层建筑结构设计的时候而言，不但要调整高层建筑结构设计中的构造设计，还需要调整高层建筑工程在施工时候的进度，以此在保证高层建筑结构工程投入与运行的时候每一项功能都可以按照要求进行工作。但是，值得留意的是，调整高层建筑结构时，调整的过程就能够体现高层建筑的不规则性。在对高层建筑结构工程展开不规则调整过程中，能够更改高层建筑结构实际受力情况，以此使高层建筑结构的设计方案达到最优的状态。

1.2高层建筑结构设计不规则性中存在的不足

目前，经济迅猛发展的同时促进了建筑行业的发展，诸多城市对旧城市都在进行改造，所以，相关设计人员在对城市进行建设的时候一定要符合城市发展的要求，还有，应该对旧的建筑物进行更新，在对其进行更新的时候需要符合规则与对称这两个方面的观念，除此之外，相关人员也逐渐将建筑建造成一些别致、新颖、独特以及标新立异的建筑物，譬如：不规则、不对称等建筑。现如今，很多大城市的建筑物都是不规则的，这样的趋势是我国建筑行业往后发展的目标。除此之外，尽管这些不规则建筑是我国城市亮丽的风景线，但是，也因为这些亮丽的风景线使得相关设计人员在对高层建筑结构进行设计的时候面临着非常大的困难与挑战。最后，在按照相关规范与准则工作的时候，要对不规则的高层建筑结构设计进行计算与分析，这不但是建筑工程设计的重要工作，也是相关高层建筑结构设计人员所要解决的难题。

2、高层建筑不规则结构的基本种类分析

2.1平面不规则

在高层建筑不规则结构种类中，平面不规则就是其种类当中的一个。对于平面不规则来说，其也可以分为以下几个方面：

第一，凹凸不规则。其特点是指：在建筑结构的明面上，凹进一侧的尺寸＞其投影方向总尺寸的30%。

第二，扭转不规则。其含义是指楼层最大弹性水平位移＞该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍，或是层间唯一最大值＞该楼层两端层间位移平均值的1.2倍。

第三，楼板局部不规则。其特点是指在楼板的一个位置上，楼板尺寸或者平面的刚度出现巨大的转变。

2.1.1平面刚度偏心

就高层建筑不规则结构中的平面刚度偏心而言，其包含以下两点：平面外与平面内的刚度偏心。对于平面外的刚度偏心来说，是指其方向与荷载方向的刚度垂直；而对于平面内的刚度偏心来说，是指其方向与荷载方向相同。另外，平面刚度偏心限制了高层建筑结构内部的区别、施工因素受限、外部作用力不同，而在高层建筑不规则中，平面刚度偏心状况是非常容易出现的。

2.1.2平面强度偏心

现如今，在对高层建筑进行建设的时候，通常采用钢结构的形式作为主体骨架，但是，因为钢结构在实行的时候存在不确定性，很难使建筑结构中每个部位的强度保持类似，正因如此，由于建筑结构设计强度存在不足，在所有应力都体现在一个平面上的时候就会产生偏心问题。

2.2竖向不规则

在高层建筑结构设计不规则性种类中，还包括竖向不规则。建筑结构竖向不规则还分为以下几个方面：

第一，竖向抗侧力构件不连续。其特点是指就竖直方向而言，抗侧力构件的内力按照水平转换构件来往下传递。

第二，楼层质量突变。其是指相邻楼层与楼层之间的质量存在很多不同，有时候其不同值大于1.5倍，另外，其特点是指某一个楼层的质量＞相邻下楼层质量的1.5倍。

3、高层建筑结构设计中不规则性的要点探索

3.1减少高层建筑结构的相对偏心距

根据相关研究数据显示，相对偏心距与扭转效应这两者之间是有线性关系的，如果要将扭转效应对高层建筑不规则稳定性的影响降低，可以采取的方法是：较低高层建筑结构的相对偏心距。就高层建筑结构施工中，可以通过缩小不同楼层与楼层两者之间的位移比来保证建筑质心与刚心两者位置的偏移缩小。因为受建筑工程实际施工因素的影响，在施工前期计算的结果也不一定全部都是正确的，需要一边分析一边施工，与此同时还需要将建筑平面不规则性的布置进行调整，从中使刚心与质心这两者的位置达到准确范围。另外，要是无法通过降低楼层之间的位移比来将质心和刚心的距离缩小，则需要在距离质心较远的位置增加抗侧力构件。

3.2对高层建筑结构的抗侧刚度以及抗扭刚度进行调整

在高层建筑不规则性中，其扭转效应和建筑结构周期比平方这两者之间存在着一定的线性关系，所以，如果要减少扭转效应在高层建筑不规则稳定性的影响，那么久应该要将平动周期进行降低。基于此，在高层建筑施工中，其具体解决方法是：在剪力墙中加长或者加厚其周边、对于建筑结构的边缘应该要加强其拉梁以及建筑结构四周连梁的刚度也应该要加强。另外，建筑结构中应用各种科学合理的手段都可以将高层建筑结构扭转效应所产生的不好现状降低。

3.3增强高层建筑结构四周抗扭构件的抗剪力

在高层建筑结构不规则时，由于其产生地质灾害的时候稳定性欠缺，导致其会受到比较大的危害，然而，造成这样现状的原因为：高层建筑结构四周抗扭组件的抗剪力没有达到规定要求，即组件本身的强度没有达到预期效果。另外，就外界条件剧烈变化的现状下，譬如：地震以及狂风等，高层建筑结构不规则中建筑水平方向的应力会随之变化，随后容易致使建筑本身结构产生相对应的改变，上层建筑会向着某一个方向产生微小的位移，从而造成高层建筑与结构出现偏心现象，同时，高层建筑本身产生永久性损害的原因是因为偏心程度比较大。鉴于此，要想确保高层建筑结构设计的不规则性，那么就得在外界条件改变的现状下，对其自身结构的稳定性也应该要保证，不但要调整与布置建筑结构，还应该要提升建筑结构四周抗扭组件的抗剪力，唯有如此，才能够使建筑物出现弹性形变现状，从而增强建筑结构的稳定性与安全性等。

结束语

综上所述，高层建筑结构设计的不规则性能够给人们视觉带来改善的同时对于建筑结构设计师的工作也增加了难度。所以，在高层建筑结构设计中，其设计人员需要规避建筑结构中薄弱的位置，从而增强建筑结构的稳定性。另外，尽管如今高层建筑结构设计不规则性的运用还存在着诸多不足，但是，我们相信随着我国科学技术的进步以及高层建筑结构设计水平的增强，这些存在的不足都会得以解决。

参考文献：

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[2]张贺.框架结构设计在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究，2016.

[3]姜海凤.关于高层建筑结构设计不规则性的研究和应用[J].江西建材，2015.