平面不规则高层建筑结构设计要点分析

平面不规则高层建筑结构设计要点分析

武少华  贾均磊

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摘要：目前，高层建筑总体规模不断增大，极大地推动了建筑业和城市的更好发展。在实际工程中，为使其处于较好的状态，并使其在使用中发挥更好的作用，有必要对其进行深入的研究，以提高其设计方案的应用潜力。同时，也能满足高层建筑的科学建造和平面不规则高层建筑的需要，从而达到延长其使用年限的目的。本文正是在这样的背景下，对平面不规则高层建筑的设计作了较为系统的论述。

关键词：平面不规则；高层建筑；结构；设计方案；应用价值

若能加强平面不规则高层建筑的设计与分析，则可为后续的工程建设工作提供技术支撑，达到高效布局的目的，丰富平面不规则高层建筑的设计形态。为此，应顺应时代发展的需求，对平面不规则高层建筑进行更多的重视，并积极进行此类设计；同时，要加强对施工过程的控制，逐步达到建筑结构方面的科学性。研究结果对改善平面不规则高层建筑的使用性能，提高其设计效果具有重要意义。

1.平面不规则高层建筑概述

高层建筑的平面不规则性主要表现为：局部不连续性、凹凸不规则性、扭转不规则性三种形式，其中扭转不规则结构在现阶段占据了很大比例。根据2016年版的《建筑抗震设计规范可知》，平面不规则高层结构有3种：（1）在水平荷载作用下，各层的最大层间位移和两个端部的弹性水平位移的比值大于1.2。(2)建筑物的平面内凹进尺寸占其投影方向的30%或更大。(3)主要表现在结构的刚度、楼板的大小发生了较大的改变。

图1 扭转不规则性高层建筑示意图

2.影响平面不规则高层建筑结构设计效果的因素探讨

（1）对设计理念的影响。对于平面不规则高层建筑，如果设计理念不能及时更新，没有很好地利用创新理念，将会影响此类建筑的设计效果，从而限制其设计水平的提高。(2)设计方法对系统性能的影响。对于平面不规则高层建筑，如果所要求的设计方法缺少适应性，不符合此类建筑的实际状况，会对其设计结果产生不同的影响。(3)设计师的综合素质，材料，环境等因素对产质量量的影响。在进行平面不规则高层建筑的设计过程中，如果设计人员的整体素质欠佳，材料的选择不合理，以及对环境因素的考虑不足，不仅会导致此类建筑的设计质量下降，而且还会导致设计效果得不到保证，从而增加了高层建筑的设计问题。

3.平面不规则高层建筑结构设计要点分析

3.1 平面质量偏心影响处理方面的设计

高层建筑荷载大、高度高，在实际工程中，由于存在平面质量偏心效应，可能会给结构的稳定带来隐患，而这一现象的出现与高层建筑构件的不合理设计有着密切的关系。所以，在设计平面不规则高层建筑时，应注意对平面质量的偏心效应，以维持较好的结构状态；做好相关的结构设计工作来应对。主要研究内容包括：（1）改善边榀结构的布局方式与刚度，提升边榀利用率，并掌握相关设计工序，降低平面偏差对结构稳定与地震反应的影响。(2)针对平面不规则高层建筑，设计人员应该充分考虑其性能可靠度需求，注意构件的选择和布局，结合专业的理论知识和丰富的实践经验，完善此类结构的设计方案，从而有效地解决平面内的偏心效应，为其安全服役奠定基础。

3.2 平面刚度偏心影响处理方面的设计

结构的平面刚度分为面内和面外两类，其中面内刚度与荷载方向相同，而面外刚度则与荷载方向垂直。当实际工程中出现结构与设计模型不一致、构件受力不均时，可能会出现平面刚度偏心率现象，进而对平面不规则高层建筑结构造成一定的影响。要做好相应的处置工作来应对。（1）充分利用信息技术和专业理论知识，对平面不规则高层建筑进行持续优化，降低其刚度偏心量，为此类结构的性能优化提供相应的保证。(2)在考虑平面刚度偏心影响处理的设计中，还需加强此类建筑平面不规则结构的优化设计意识，并有效地进行相应的设计工作，以降低平面不规则结构中平面刚度偏斜对其的影响。逐步达到结构设计的目的。

3.3 其他方面的设计要点

(1)从减小平面强度偏心效应的角度出发，提出新的解决方案。在平面不规则高层建筑中，如果所选用的混凝土、所选用的钢筋和钢材等构件的实际强度与设计值之间有较大的偏差，将导致平面不规则高层建筑的结构性能。在实际工程中，要减小这种影响，提高其在不规则平面上的使用状态，就要求设计人员对其进行足够的了解，并对其进行合理的选择，可有效解决复杂平面不规则结构构造中各构件受力性能与设计承载力相差较大这一难题，从而降低平面内受力偏大的影响，实现平面不规则结构的高效率设计。

(2)注重改善平面不规则高层建筑的扭转能力，通过对凸起处的楼板厚度与配筋率进行有效的调控，实现对外环面梁及竖向构件的刚性的合理调控，达到垂直构件的合理布局。该方法能够有效地解决此类高层建筑的抗震性能，具有较强的工程实用价值。为此，通过合理布置墙体、增强抗侧刚度、基于中震不屈服的抗侧刚度计算等方法，提升其抗侧刚度和中震不屈服性能，以减少其在高层建筑中的使用风险。(3)在进行平面不规则高层建筑的设计工作时，还需从减弱核心筒连梁、控制墙柱轴力比、在凹凸部位增设斜筋等几个角度出发，实现该类结构的合理设计，促进其使用效益的发挥，并保留其使用时的优良使用性能。

4.提升平面不规则高层建筑结构设计水平的相关措施

(1)基于对现状的认识，要想提高平面不规则高层建筑的设计水平，就必须在具有较好综合素质的设计师的辅助下，把创新的理念融入到设计的全过程之中。从而达到对高层建筑进行理性设计的目的。在此基础上，要结合工程实际，选择优质、可靠的材料，对平面不规则高层建筑进行细化设计；为进一步提高结构设计层次奠定基础。(2)加强信息化应用，充分利用其在平面不规则高层建筑结构设计中的优势，为其提供充足的资料，提高设计的可靠性；可以进一步提高此类结构设计的信息化程度，从而更好地解决高层建筑中不规则平面的设计难题，从而逐步提高总体设计水平。(3)以专业培训为支撑，全方位提升不规则平面建筑设计人员的整体能力，充分发挥其专长，为此类高层建筑设计水平的提高提供支撑。在此基础上，应注意合理选择抗震构造措施，充分认识到环境因素的作用，从而使平面不规则高层建筑的设计工作更有针对性；从而实现持续提高设计层次的目标。

5.结语

总之，通过对以上几个方面的研究，可以有效地提高高层不规则结构的设计效率和质量，并得到具有较好适用性的设计方案。从而使平面不规则高层结构在实际工程中能够顺利地达到施工目的。为此，在提高不规则结构水平，推动科学发展的进程中，必须重视结构设计工作的高效率，掌握该领域的关键技术，保证平面不规则高层建筑结构设计工作的实施效果。

参考文献

[1]白云飞，周东兰.论高层建筑平面不规则结构设计[J].城市建筑，2014（6）：71.

[2]胡人尹.高层建筑结构设计中不规则性的应用分析[J].建设科技，2017（16）：47-48.

[3]张家俊.高层建筑结构设计不规则性的分析与实践[J].建材与装饰，2015（50）：45-46.