建筑不规则结构设计的应用研究
发表时间：2019-05-07T11:23:41.320Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：马健兴
[导读] 相关的设计人员必须对结构不规则性问题进行深入分析，在此基础上制定出科学合理的设计方案，从根本上确保建筑不规则设计的科学性和合理性。
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摘要：最近几年以来，我国在不断的推进城市化进程，使得对于建筑用地的需求量在迅速增加，城市用地出现紧张局面，为了使得该问题得到一定程度的缓解，越来越多的高层建筑拔地而起，进入人们的视线。
但是，由于多方面因素的影响，比如人的审美观点、外部环境因素以及建筑所处位置的地质因素等，不可避免的需要对建筑结构实施不规则设计。
关键词：高层建筑；结构设计；不规则性
1不规则高层建筑结构的发展现状
现阶段，我国的建筑工程项目的种类繁多，其需要考量其所面对的各类施工环境以及施工条件等外力因素，其受到多种外力因素的作用，使得建筑设施的结构无法保证绝对的规则性以及对称性。
通常建筑设施的不规则形主要表现在凹凸不平的表面上、部分建筑楼板的断裂等方面。
其建筑工程项目活动的开展必须要以建筑结构的不规则性位置为基准，不能影响到其建筑结构模型的构建，同时，其还应当确定出其结构的实际布置方案，找出建筑设施自身较为薄弱的部位，尽可能的去提升整体建筑结构自身的合理性。
通常来说，不规则的建筑结构会导致其在水平方面产生偏心侧力，同时还会导致其产生不同程度的扭转变形，让其结构的抗侧力无法发挥出其效用，另外其还会加大其实际的施工成本，因此，相关的设计人员必须要懂得实时的调整建筑结构的设计方案，利用规则以及对称等设计方式提升其建筑设施自身的结构性能。
大多数的建筑施工人员会为了满足城市化的发展需求，尝试这建造一些极具创新性的建筑设施，目前，我国很多城市中都出现了较多的复杂的不规则结构，其结构的出现带动了我国建筑行业的发展，会在一定程度上增加其建筑设施的美感，但是其设计以及构建也会给相关的施工设计人员带来工作上的挑战。
2不规则建筑设计特点分析
现代建筑中，不规则建筑分为平面不规则与竖向不规则2种。
平面不规则建筑又包括楼板局部不连续、扭转不规则以及凹凸不规则3种；竖向不规则主要指楼层的侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续以及楼层承载力突变。
下文主要对这2种不规则建筑进行论述。
2.1平面不规则特点
在现代建筑中，平面不规则主要有3种表现形式：楼板局部不规则。
即楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或有较大的楼层错层；建筑外形凹凸不平，这种不规则类型主要表现为建筑某一结构面会向下或向内凹陷，且有具体的凹陷尺寸，如商场的设计；扭转不规则，即在规定的水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍。
2.2建筑竖向不规则的特点
在建筑不规则设计中，平面不规则是建筑不规则的一种类型，竖向不规则也是建筑不规则的一种表现类型，通常将竖向不规则类型的特点分为以下几点：建筑的侧向刚度不规则，判断建筑是否为侧向刚度不规则的标准为侧向刚度值，如果某楼层的侧向刚度与上一楼层的侧向刚度值相比较小，并小于上一楼层的70%，并且水平向的收进尺寸比下一楼层的水平向收进尺寸大，且大于25%，那么可以将这一建筑判断为侧向刚度不规则；竖向抗侧力构件的内力由水平转换构件向下传递，为竖向不规则；竖向不规则设计类型的判读标准为楼层的承载力，如果楼层的承载力发生变化，并且楼层间的抗侧力结构受到的剪力小于上一层的结构受到剪力的80%，那么可判断建筑为竖向不规则类型。
3建筑不规则结构种类
3.1竖向不规则
侧向刚度不规则，确定是否为该种类型的标准如下：和上层相邻楼层相比，某楼层其侧向刚度数值低于前者的70%，或者是和上面三层的平均侧向刚度相比，低于前者的80%，建筑的顶层不包括在内，其他楼层水平收缩值应该超过下一相邻楼层水平收缩值的25%；竖向抗侧力结构构件不连续，确定是否为该种类型的标准如下：利用水平转换构件作为桥梁，使得竖直方向上一些抗侧力结构本身内力向下传递；楼层承载力突变，对于这种类型的不规则建筑，其各个楼层中抗侧力结构构件受到的剪切程度低于上一相邻楼层对应值的80%。
3.2平面不规则
毫无疑问如果平面质量存在偏心问题，必然会对建筑平面不规则造成一定的影响，建筑中所使用的结构构件其截面尺寸如果存在差异会引起质量偏心问题，另外，在施工过程中以及建筑使用过程中同样有可能引起质量偏心问题；再就是平面刚度如果存在偏心同样会影响到建筑平面不规则性，平面刚度又可以细分为平面外刚度以及平面内刚度，所谓平面内刚度指的是和载荷作用方向相同的刚度，相反地，和载荷作用方向相反的刚度称之为平面外刚度。
在建筑施工的过程中，受到施工条件以及周围施工环境的影响，此外，不同结构构件承担的载荷一般也存在差异，这些因素的存在造成平面结构刚度不均匀，造成偏心问题；最后就是平面强度，如果存在偏心也会影响到建筑平面不规则性，通常情况下，不管是设计人员还是施工人员都只注重平面刚度偏心问题以及平面质量偏心问题，而强度偏心问题却经常被忽视。
在建筑施工过程中，不管是钢筋还是混凝土都存在选择不确定性，这必然会导致建筑结构的设计强度和实际施工强度之间不完全一致，使得结构构件截面存在不同程度的强度偏心，最终对结构的不规则性产生影响。
4建筑不规则结构设计的应用
从当前我国高层建筑不规则结构的应用情况来看，高层建筑的不规则部位更容易受到外力的损害，因此，高层建筑不规则结构的设计要完善主体结构，而在建筑的结构设计中，主要依靠柱、墙、板、梁、楼梯等结构元素完成建筑结构设计，因此，在高层建筑结构设计中，要保证建筑结构的完整性，利用概念设计的方式确定具体的结构方案，确保建筑结构的合理性。
4.1适当调整偏心距
在高层建筑不规则设计中，偏心距是一个重要因素，对建筑的质量有重要的影响。
偏心距的测算需要依据其测算公式，根据受压构件
的偏心测算原理，测算实际施工时的偏心距，并结合测算结果，对偏心距进行适当的调整，从而优化建筑的整体结构，同时对高层建筑的平面分布进行合理的调整，并使建筑结构的安全性与稳定性得到保证。
4.3周边抗扭构件抗剪力的设计
想要保障高层建筑结构的稳定程度，就需要对其建筑设施所受到的振动以及承重力进行衡量，不能一味的对其结构进行布置和调整，经过实践表明，如果其建筑结构始终处于一个非弹性的阶段，那么其建筑设施所受到的地震效用就会随其形态的变化而变化。
如果考虑建筑结构的抗震性能，则应该强化那些受抗扭效应制约构件的抗剪性能，以便使得建筑结构可以在强震作用下保持整体弹性状态。
4.3增加建筑抗侧刚度
高层建筑的不规则设计与实际施工不可避免地会出现一些差异，因此，在对高层建筑进行不规则设计时，需要提高建筑的抗侧刚度与抗扭刚度，根据工程概况适当增加剪力墙面积，从而提高建筑结构的稳定性，或通过增加剪力墙厚度的方式使建筑结构的稳定性得到有效保证。
除此之外，距离建筑物刚度中心较远的剪力墙也是影响结构稳定性的重要因素，在进行高层建筑不规则性结构设计时，也要注意该监理墙设计的合理性。
5结束语
总之，由于多方面因素的影响，不可避免地需要对建筑结构实施不规则设计。
因此为了确保高层建筑的质量，相关的设计人员必须对结构不规则性问题进行深入分析，在此基础上制定出科学合理的设计方案，从根本上确保建筑不规则设计的科学性和合理性。
参考文献:
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