高层建筑结构设计不规则性的研究与应用刘莹

高层建筑结构设计不规则性的研究与应用刘莹

刘莹杨晓业

淄博同业建筑设计有限公司255300

摘要：高层建筑作为当前建筑工程建设中普遍采用的建设主体部分之一，在实际建设的过程中，由于高层建筑工程整体高度和工程结构性不同，所以为了保证高层建筑房屋工程质量，充分应用不规则形的结构，从外形及内部保证高层房屋工程建设质量。

关键词：高层建筑；结构设计；不规则形；研究应用

高层建筑结构设计工作进行中，工作人员在综合考虑各种结构设计问题的过程中，必须切实认识到高层建筑结构稳定性、牢固性以及安全性等性能的发挥必然回收受到多种因素的影响，从而导致实际建设过程中出现许多不规则现象。就实际设计规划而言，工作人员不规则设计常常表现为局部楼板不规则、竖向自身刚度不规则以及凹凸不规则等层面上。且，就当前许多建筑工程建设而言，高层建筑不规则性的建设已经成为普遍化采用建设的方式。而工作人员在实际建筑结构设计过程中，建筑结构人员需要准确判断建筑结构不规则性应用基础，在保证不规则性实现良好视觉效果基础上，保证整个建筑结构稳定性、牢固性以及安全性性能得到建设，从结构层面上满足高层建筑工程建设需求。

一、高层建筑结构设计中的不规则性展现分析

当前，高层建筑结构设计中不规则性的展现通常分为一般不规则、特殊不规则、严重不规则三个级别。具体以上三个不规则结构设计方式的选择，需要实际设计人员在结合具体工程建设基础上，能够依照工程实际设计规范要求合理调整和修改建筑方式。在综合运用竖向不规则和平面不规则两种结构形式基础上，综合考虑，以此保证不规则性的应用不会妨碍工程结构设计的稳定性。具体如下：

1、平面不规则

高层建筑结构设计中不规则性体现在平面不规则中，主要包括扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不规则三种形式。

首先，体现在平面刚度偏心层面上，平面刚度偏心是平面不规则的重要体现，其实际构成主要是从平面外刚度和平面内刚度两个方面进行分析，主要是高层建筑结构所构造的平面外刚度，平面外刚度是垂直荷载作用方向的刚度，平面内刚度对具备一致与荷载作用方向的刚度。设计人员在平面不规则性使用中，设计人员如果所构建的模型、施工环境、承受荷载与实际构件情况之间出现差异，那么将不能充分保证平面刚度高强度的建设和保证。

2、平面质量偏心

高层建筑结构设计中，工作人员结构设计不规则性的应用，需要针对不同尺寸界面结构构件设计中，明显的会出现质量偏心的现象。但是，另一个角度，造成质量偏心现象的出现同样是设计图纸和施工环境等方面共同造成的。设计人员在平面结构设计中，会选择使用提高边榀结构地震作用效应，以此保证高层建筑结构具有较大的稳定性。设计人员必须明确，高层每层建筑结构设计中，偏心质量单向水平地震情况精确计算分析的基础上，平面结构刚度实际偏移距离也是不同的。

3、平面强度偏心

平面强度偏心是在具有平面应变和平面应力两者合力保持基础上而实现的。具体而言，平面应变就是说在同一平面内进行所有应变；平面应力是说在同一平面内所有应力。而在具体设计工作进行过程中，设计人员往往需要对高层建筑结构进行科学化的设计，但是往往也会忽略设计强度偏心的现象，且施工设计中，施工人员不科学处理，造成钢构件、钢筋使用型号、混凝土的配置等带有很大的不确定性，从而难免在落成中造成设计结构强度与实际强度之间存在巨大的差距，从而导致高层平面结构出现偏心的现象。

4、竖向不规则结构

当前，建筑工程设计建设中，常常出现竖向不规则结构现象，如设计人员针对高层建筑设计往往采用上下粗、中间细的方式，极大的提升了整个高层楼房的承载力，但是形成的不规则结构将会极大的影响建筑工程整体设计效果，不规则性的出现会对竖向结构完整性形成很多不利的影响，影响整体视觉效果。当前，高层建筑工程竖向不规则设计结构主要包括侧向刚度不规则、楼层承载力突变、不连续竖向抗侧力三方面。

二、不规则性在高层建筑结构设计中的应用

1、降低相对偏心距

高层建筑结构设计中，降低相对偏心距，保证扭转效应的科学实现对于保证建筑结构稳定性起着非常重要的作用。这主要是，在高层建筑结构设计中，相对偏心距与扭转效应之间存在着明确的线性关系而面对不规则性在高层建筑中的应用，设计人员必须通过一系列设计工作的进行降低高层建筑不规则结构的扭转效应，以此最大限度的缩小高层建筑楼层位移比。就以上分析而言，首先设计人员需要针对高层建筑结构楼层合理合理调整布置建筑的平面结构，在明确建筑结构刚心位置和构架位置基础上，根据实际工程建设精确计算分析刚度结构。其次，在计算结果获得前提下，设计人员根据数据需要合理调整不符合规范的不规则建筑结构平面设计，并且能积极借鉴以往建筑工程结构设计经验和相关资料数据，在刚度合理分析基础上，对结构的原理质位置进行分析，合理控制整个建筑结构的构件抗侧力。

2、合理调整扭转刚度和抗侧刚度

高层建筑设计结构进行的过程中，设计人员同样应明确结构周期和扭转效应之间所具备的线性关系，如果选择不规则的建筑结构，设计人员需要在有效降低周期的工作范围之内，通过增加剪力墙厚度，提高剪力墙结构强度，尤其在远离结构刚心基础上，有效的增加设计的扭转刚度，保证结构设计的稳定性。整体上而言，设计人员需要通过多方面的协调，以此有效降低设计结构扭转周期，充分的保证在结构边缘附近设置一定的拉梁，通过拉梁刚度提高整个高层建筑结构刚度。

3、建筑附近抗扭构件的抗剪力提升

高层建筑结构设计必须具有较强的抗震性，建设较高的抗震等级。在实际设计过程中，设计人员需要调整和改变结构布置形式在加上保持纵横安全性的基础上，不断注重提高和强化设计建筑结构的抗剪性能，以此能够有效保证整个高层建筑结构在遭受较大的震动基础上，仍然具备较高的弹性承受力度，不会损害建筑结构的稳定性和安全性，保证结构设计的稳定性。

4、设置防震缝

高层建筑结构设计进行的过程中，复杂结构平面形状的应用是非常常见的，所以如果工程人员合理平整的平面结构是非常困难的。那么，在不规则平面结构必须应用基础上，工作人员能够优先选择使用防震缝促使整个建筑结构变为交单的结构单元，提高结构的抗震动性能和抗震动等级。在实际设计过程中，施工设计人员需要根据工程不同体系结构合理设置两侧防震缝、不同应用的地震反应效应，以上都需要工作人员精确计算、科学分析，以此避免所涉及的防震缝出现大幅度的沉降。

小结

综上所述，高层建筑结构设计中不规则性的应用是当前结构设计中不可避免的问题，针对实际平面不规则和竖向不规则存在的问题，设计人员能够从降低相对偏心距、合理调整扭转刚度和抗侧刚度、增加建筑附近抗扭构件的抗剪力、合理设置防震缝等方面保证不规则性不会影响整个结构设计的稳定性、牢固性和安全性，在具有较高的抗震等级基础上，从建筑结构科学建设层面上，为建筑工程高质量建设发挥作用。

参考文献

[1]刘振强.高层建筑结构设计不规则性研究应用分析[J].文摘版:工程技术,2015(42):85-85.

[2]范文彬,唐明忠.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].建筑设计管理,2014(6):72-74.

[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(7):55-55.