平面不规则结构设计分析

之二十二，也高过了２０％。

塔楼结构平面图勘察设计条件下的弹性时程以及不屈服，借助ＳＡＴＷＥ做出具体的验算以及分析；验算弹塑性静力的时候使用了ＥＰＤＡ，按照斜向以及水平作用正交对指标进行了计算。

３．２结果（１）分析周期。

无论是ＳＡＴＷＥ计算，还是ＧＳＳＡＰ计算，都可以有如下所得：周期１、２都是平动的，周期３是扭转的。

比较扭转周期以及第１平动周期，二者之间的比值小于０．８５这个限值，为０．８０７。

平动周期在两方面行比较接近，也就是运动性能没有很大的差距。

（２）水平位移。

不同水平荷载的条件下，弹性层间位移角即使在最大的条件下，也符合规范的具体要求。

（３）抗剪承载力值和层间刚度的比值。

伴随楼层增加，本建筑物的侧向高度呈均匀状态的减小。

不同工况条件下，规范的具体要求都能够得到满足：刚度最小的为首层刚度，和上一层相比，首层的刚度仅仅是其上一层的７９％，和上面三层对应的平均刚度相比，首层的高度是平均水平的８４％；在抗剪承载力方面，首层也是最小的，是其上一层剪承载力的９５％，符合规范对应的具体要求。

（４）反应谱法其余主要计算结果。

计算时所选振型数满足规范要求，剪重比均大于１．６％，可不另作楼层地震剪力调整。

刚重比大于１．４，可通过整体稳定验算，且由于该值大于２．７，可不考虑重力二阶效应。

框架所承担的最大倾覆弯矩比例小于５０％，底层框架承担的倾覆弯矩为４５．６％，说明本工程结构布置的剪力墙数量较为合理，两程序在底部剪力及底部倾覆弯矩较接近，说明其计算结果可互相印证。

（５）弹性时程分析。

计算时选取了１条程序所提供的二类场地人工波数据以及２组天然波数据，经比对该３组波的计算结果，均符合《高规》３．３．５条要求。

（６）验算Ｐｕｓｈｏｖｅｒ，中震和大震条件下的不屈服性能。

计算的过程中，大震推覆验算是依据Ｘ、Ｙ向展开的。

结果告诉我们：推覆性能点在所有方向上对应的层间最大位移角应该要比限值小，这样结构体系能够在大震的情况下，具有抗震的功效。

平面不规则高层建筑结构设计探索发表时间：2019-10-09T14:53:56.570Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年13期作者：吝晓珍常俊娥[导读] 近年来，随着建筑行业的迅猛发展，给建筑结构设计的工作人员增加了新的挑战，即出现了平面不规则的建筑。

吝晓珍常俊娥河南景旭建筑工程有限公司河南安阳 456550摘要：近年来，随着建筑行业的迅猛发展，给建筑结构设计的工作人员增加了新的挑战，即出现了平面不规则的建筑。

文章从建筑结构的不规则特征入手，探讨平面不规则的高层建筑结构设计，主要是不规则建筑结构设计的抗震设计，结合自己的工作经验，主要以平面不规则抗扭效应的设计进行介绍，保证在平面不规则的建筑结构设计中建筑物的质量。

关键词：平面不规则；高层建筑；建筑设计1.不规则性在高层建筑结构的概述从古至今，建筑主体随着时代的变迁发展成多种样式的变化，而建筑物的对称性一直是建筑物主体的核心部分。

所谓建筑的对称性是指建筑物中抗侧力的肢体结构的对称。

每座建筑物的建造都是由专业工程师进行严格精确的计算和平面设计功能相互辅助，合理布置使建筑物结构在最大程度上对称。

建筑结构的不规则和不对称，在水平侧力的作用下，建筑物的结构会发生扭曲变形、荷载能力下降，而非结构异常工作，使其加大了结构的成本。

结构不规则主要表现在以下几个方面：一是结构为斜向的抗侧力结构；二是结构不对称和质量不规则。

而这就导致质心与刚新出现严重的偏离，进而将结构扭转。

当应力过于集中时，也会出现不对称性，尤其是在应力集中部位的结构受到较大水平力作用时，其受到的损坏十分严重。

建筑物的设计、结构布置、施工建造、以及建成，对建筑物施工前的数据计算与分析，对设计结构的布置以及位移比等都是影响建筑整体结构因素。

为使建筑结构布置的更加经济、合理、安全，设计师对建筑的设计不能只靠概念设计，加强对实际运用使不规则建筑调整为规则建筑。

2.高层建筑结构设计不规则性特征2.1高层建筑平面不规则扭转不规则。

对建筑结构设计不规则性问题的分析摘要：到建筑环境、施工条件和经费等多种因素的影响，设计师在设计建筑结构时，不得不改变建筑结构的设计，进而使建筑结构出现了不规则的现象。

为了保证建筑施工的安全性，设计者需要记录结构的不规则位置，并修改建筑设计方案，以保证设计的合理性。

所以，对于建筑的设计者来说，只有了解建筑结构设计不规则性的种类，进而注意设计相关问题，才能更好地完成高层建筑结构设计工作。

关键词：建筑结构；结构设计；不规则性一、现阶段建筑结构设计不规则性的特点1、平面不规则（1）扭转不规则：扭转不规则建筑结构指的是建筑每一层自身的最大弹性水平位移均大于楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍。

判断标准为单向偶然偏心地震作用下的位移比超过1.2倍，甚至超过1.5倍。

（2）凹凸不规则：凹凸不规则建筑结构主要表现为平面太狭长（L/B＞6）、凹进太多（I/Bmax＞0.35）、凸出太细（I/b＞2.0）等。

凹凸不规则建筑结构判断标准为：阳光下，建筑结构平面凹进一侧的尺寸均大于其投影方向总尺寸的30%。

（3）楼板局部的不连续：楼板局部的不连续建筑结构指的是每一块楼板的尺寸及平面刚度变化较大。

一般表现为：有效宽度Be大于典型宽度的50%，开洞面积At大于楼面面积A的30%。

有些楼板局部特别不规则的，有效净宽度Be甚至会大于5米，或者一侧楼板最小有效宽度小于2米。

平面不规则会导致建筑平面质量偏心、平面刚度偏心、平面强度偏心，从而给整个建筑的施工及稳固性带来一定的问题。

2、竖向不规则（1）侧向刚度不规则：侧向刚度不规则建筑结构指的是除了建筑顶层，整个建筑楼层的侧向刚度值大小和相邻上一楼层的侧向刚度值大小相比较，小于70%；和该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值相比较，小于其80%；楼层局部收进的水平向尺寸和相邻下一层相比较大于其25%。

（2）竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件不连续建筑结构指的是竖向构件位置缩进大于25%，或外挑大于10%和4m，或者上下墙、柱、支撑不连续，含加强层、连体类等。

谈平面不规则高层建筑结构设计提纲：1. 平面不规则高层建筑结构设计的特点和优劣2. 平面不规则高层建筑结构设计中的挑战和解决方案3. 案例分析：平面不规则高层建筑结构设计的成功案例4. 平面不规则高层建筑结构设计中的技术革新和发展趋势5. 建筑专家在平面不规则高层建筑结构设计中的角色和责任一、平面不规则高层建筑结构设计的特点和优劣平面不规则高层建筑结构设计的特点是指其躯体平面处于不规则形状，因此其结构设计多具有复杂性、独特性、适应性等特点。

这一设计方式通常会产生很多截面不同的构件，同时在楼层的高差和局部结构的特殊需求方面，更具挑战性，因而需要某些特殊技术来解决或优化。

在平面不规则高层建筑结构设计中，采用已有技术和材料以完成复杂结构是其优劣势之一。

在某些情况下，平面不规则的建筑更有可能拥有更好的视觉效果与更高的价值。

然而，良好的视觉效果和更高的价值对于周围的环境和社会价值并不总是一致的，同时当建筑的性能成为最终结果的决定因素时，实现功能性强大的平面不规则高层建筑是有挑战性的。

二、平面不规则高层建筑结构设计中的挑战和解决方案平面不规则高层建筑结构设计面临的主要挑战来自于几个方面：首先，这些建筑中使用的构建材料和技术还处于发展阶段，这会使设计师需要思考如何在保证建筑结构刚性的同时减轻建筑负荷和提高建筑耐用性。

其次，平面不规则高层建筑结构通常存在多层结构的问题，在这种情况下，需要设计更为复杂的结构系统，以使结构在各个方向和层间均保持平衡，从而满足建筑高度和形态上的要求。

三、案例分析：平面不规则高层建筑结构设计的成功案例1. 中国塔中国塔位于中国澳门，由金蝶集团楼盘开发，其中一代表了现代建筑技术和极具视觉效果的设计。

这座塔楼平面不规则，拥有七个角，折叠的外墙设计对建筑结构提出了巨大的挑战。

为了解决这个问题，设计师采用了高强度钢材，以确保建筑的刚性，同时将塔楼与外部性能进行了协调，实现了平衡和稳定性。

这种结构设计提供了在紧凑空间内最大化底层商务区域的足够空间的可能性。

高层建筑结构中平面布置不规则问题的探讨说到高层建筑，大家脑袋里第一时间想起的是什么？大多是那些摩天大楼，挺拔入云，像一根根笔直的钢筋笔，写下了现代都市的天际线。

看着这些高楼大厦，咱们的眼光不免停留在那钢铁水泥打造的表面，琢磨着这些建筑的结构到底是怎么支撑住的。

尤其是有些楼盘，形状一看就不规则，像个大写的“L”字、像个弯弯曲曲的蛇，怎么看都不像是“标准”建筑。

别急，今天咱就聊聊这些平面不规则的高楼建筑结构，分析下它们为什么能够屹立不倒，又是怎样解决这些“不按常理出牌”的问题的。

说实话，不规则的平面布置，这可是高层建筑设计中的一大挑战。

咱们从“规则”说起。

大多数传统建筑都是方方正正的形状，大家可能会想，“那不是挺好的吗？简单直接，谁看了不懂”。

可是，城市的发展，尤其是人口激增，空间变得越来越有限了。

土地稀缺，建筑师们也得脑袋开花，得想办法在有限的空间内尽量实现最大化的利用，既要容纳更多的人，又要不失美观。

可一旦建筑物的形状开始变得不规则，问题就来了，支撑力、结构安全这些都得重新考虑。

比如说，有些建筑的外形就像个“Z”字形，或者一边宽，一边窄。

咱们就举个例子，一座高楼的底层是宽敞的商业空间，上面逐渐收缩，像一个逐步收紧的沙漏。

看上去好像挺时尚，挺前卫，但一旦建筑物的外形不规则，重心就不再集中，这就意味着，承重结构要重新调整，以保证楼体的稳定性。

否则，一旦风大，楼就可能被吹得“东倒西歪”，那可就不妙了。

楼体的各个部分需要承受的力量都不一样，尤其是高楼大厦，风压、地震这些自然力的影响都会不同。

建筑物上层的“高个子”部分，可能受到的风压比底部大得多，尤其在高空的时候，风力的影响更为显著。

这就要求设计师必须根据不同楼层的具体情况，做出相应的结构调整。

为了避免楼体不规则形状带来的问题，设计师们往往会在建筑内部设置一系列支撑体系，就像给不规则的楼形加上“筋骨”，让它在风雨面前也能稳稳当当。

不过话说回来，解决这些问题并不是一蹴而就的，得靠一些巧妙的设计。

基于高层建筑结构设计中平面不规则问题的分析与处理摘要：现阶段，我国的高层或超高层建筑不断兴起，在针对高层建筑进行结构设计的过程中，要充分把握平面不规则等相关问题，对于问题的根源进行全面深入的探究，然后提出和落实更科学可行的处理方案，以此确保该类问题得到更有效的解决，为整体工程结构设计水平的提升提供必要的支持。

基于此，下文重点分析高层建筑结构设计过程中平面不规则的相关问题以及处理措施等内容。

关键词：高层建筑；结构设计；平面不规则问题；处理措施引言从实践情况可以看出，在针对高层建筑进行结构设计的过程中，往往有很多不规则的设计内容，在平面不规则设计方面，往往存在一定的问题，例如，在水平方向上因为不规则结构可能出现一定程度的偏心测力，这对于结构的抗侧力会造成十分严重的影响。

在这样的情况下，就需要高度重视相关问题，然后切实提出和落实切实可行的处理措施，以此确保高层建筑结构更加安全稳定，有更加良好的施工效能。

1.基于高层建筑结构设计中平面不规则问题的分析通常我们所称之为的高层建筑主要指的是10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑，以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑。

在针对高层建筑结构进行设计的过程中，针对有些建筑来说，不可避免地会涉及一定程度的不规则的情况。

针对此类情况而言，需要着重做好不规则设计工作，例如，结构平面布置不规则、结构竖向布置不规则设计等相关内容，针对平面不规则设计而言，在具体的设计过程中，可能存在一定的问题或者不足，在平面不规则结构方面有比较典型的体现方式，首先是扭转不规则高层建筑结构，其中包括扭转位移比大于1.2的结构及任一层的偏心率大于15%或相邻层质心水平距离大于相邻层中该方向较大边长的15%。

其中扭转位移比大于1.2，主要指的是在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层两端抗侧力构件弹性水平位移或层间位移的最大值大于该楼层平均值的1.2倍。

其次，是建筑结构平面轮廓不规则高层建筑结构，通常情况下这类建筑的不规则设计主要指的是平面的长度和窄度都超过既定的标准，由此导致整个平面结构凹陷进去，而凸出来的部分通常情况下又太细，在这样的情况下就会导致楼板局部的连接不够持续稳定，没有连续性或者凹凸情况并没有呈现出均匀规律的状态，不够规则，进而导致楼板局部缺乏应有的连续性，对于工程的质量也会造成一定程度的影响。

平面不规则高层建筑结构设计摘要:近年来，随着建筑行业的发展，出现了一批平面不规则建筑，给结构设计人员带来了不少挑战。

本文结合工程实例，就平面不规则高层建筑的结构设计进行介绍，包括了结构和构件设计、结构整体计算分析、结构的不规则情况和设计措施及地震作用补充计算等方面，较好地保证了建筑结构的安全，可供类似工程的设计参考。

关键词:平面不规则；结构；构件设计；结构整体计算；设计措施中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：随着建筑行业的迅速发展，建筑高度也不断增加，建筑类型与功能也越来越复杂，人们的思想观念不断更新，出现了一批平面或立面不规则建筑。

平面不规则建筑指的是扭转不规则、凹凸不规则以及楼板局部不连续。

它们的出现既给城市建筑带来了崭新的面貌，同时又给结构设计人员提出了严峻的挑战。

因此，如何遵循规范精神，对平面不规则建筑结构进行设计与计算分析，使结构的安全性得以保证，从而满足建筑的使用功能和安全，成为工程设计中必须解决的重要课题。

1 工程概况某建筑工程，建筑面积11457.2m2，地下1层，地上21层，建筑总高度66.24m，地下层1～地上层3为商业广场，层高3.6m，层4～21为住宅，层高3.0m。

地下层1至地上层2近似为矩形平面，外轮廓尺寸约为25.8m×24.1m，层4以上楼层平面局部收进成“凸”形平面。

工程采用框架-剪力墙结构，存在平面不规则、扭转不规则、楼板不连续、竖向体型收进等抗震不利因素，为不规则高层建筑，须进行抗震设防专项审查。

合理布置剪力墙以减弱结构的不规则程度，缓解竖向刚度突变部位和平面薄弱环节在地震作用下应力和变形的集中程度，对薄弱部分进行中震不屈服分析并采取适当的抗震构造措施，提高结构在强烈地震作用下的抗震性能。

2 结构和构件设计2.1 结构形式工程设计利用楼、电梯间设置核心筒，在外围框架柱内嵌入剪力墙形成框架-剪力墙结构，该结构形式在较好地满足下部商场和上部住宅建筑功能的同时，保证了结构竖向抗侧力构件的连续，具有良好的抗侧刚度和抗扭性能。

高层建筑不规则结构设计导言在高层建筑工程设计中，结构布置不规则的情况不断增多，中央电视台、深圳发展中心、上海希尔顿饭店等高层建筑均属于其中典型，而为了保证这类高层建筑能够兼具视觉效果与较高的安全性及稳定性，不规则结构设计必须得到重点关注，本文研究具备的较高现实意义可见一斑。

高层建筑不规则结构设计类型划分结合国内外开展相关理论研究和实践探索，本文将高层建筑不规则结构设计类型归纳为平面不规则结构、竖向不规则结构以及其他不规则结构三大类。

1.平面不规则结构平面不规则结构可进一步细分为凹凸不规则、扭转不规则、楼板不连续，具体特征如下：（1）凹凸不规则。

凹凸不规则结构主要特征包括凸出过细、凹进过多、平面狭长。

凸出过细指的是一般情况下凸出部分长宽比在2.0以上，抗震设防烈度在Ⅷ度以上时该比值则在1.5以上；凹进过多指的是平面凹进一侧尺寸大于30%的相应投影方向总尺寸；平面狭长指的是平面长宽比在6.0以上，抗震设防烈度为Ⅷ度时该比值则在5.0以上。

（2）扭转不规则。

对于位移比大于1.2的高层建筑，可认为其存在平面扭转不规则。

（3）楼板不规则。

存在平面楼板不规则的高层建筑一般具备四方面特征，即楼层错层较大（如较大错层面积大于该层总面积的30%时）、采用细腰形平面、开洞面积在该层楼面面积的30%以上，以及有效楼板宽度在开洞凹入后不超过该层楼板典型宽度50%。

2.竖向不规则结构竖向不规则结构可细分为侧向刚度不规则、楼层承载力突变、竖向抗侧力构件不连续，具体特征如下：（1）侧向刚度不规则。

多种情况均可能导致高层建筑产生竖向不规则结构，如为了形成空旷房间，在结构顶部取消部分墙、柱；结构上部楼层，且上部楼层水平尺寸的90%大于下部楼层；当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度1与房屋高度之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸不宜小于下部楼层水平尺寸的75％；楼层侧向刚度小于其上相邻三层平均值的80%，或小于相邻上部楼层70%。

建筑抗震设计的结构平面不规则内容摘要：为了保证建筑的安全可靠，必须要对建筑进行抗震设计。

文章对建筑中存在的质量偏心、刚度偏心、强度偏心等引起结构平面不规则的因素进行探讨，并且结合结构平面不规则在地震作用力下的平扭耦联效应，进而研究建筑物的动力特性，掌握建筑结构平面不规则造成的结构扭平周期比、扭平分量比、最大位移比的变化，最终为建筑抗震设计中如何减少结构平面不规则提出建议。

关键词：建筑抗震设计；结构平面不规则；平扭耦联引言合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要的。

地震地面运动作用下，建筑物的损伤破坏首先会出现在结构抗震系统的薄弱部位，薄弱部位的损伤破坏会进一步加剧结构抗震性能的退化，从而导致结构整体的倒塌。

建筑物的薄弱部位主要来源于结构配置的缺陷或不规则，不规则结构在地震时易造成震害。

本文介绍了我国抗震规范中平面不规则的一些内容，并比较了不同国家的同类规范。

结构平面不规则的内容平面质量偏心楼层各部分构件截面尺寸不同，必然产生质量偏心。

即使是名义上的质量对称结构，由于质量分布具有随机性，以及施工质量和材料等各种条件的不确定性，可以认为结构一定存在质量偏心。

假设自重是一个随机变量，由概率分析可知，当仅考虑质量分布的不均匀性带来的偶然偏心，可以认为0.05 倍垂直于地震作用方向边长作为偶然偏心距具有一定的保证率。

平面刚度偏心“名义刚度”是在设计计算采用的理想化模型中按照构件弹性模量与截面尺寸通过公式计算得到的刚度值，“实际刚度”是施工建造完成后的结构在确定荷载分布和约束条件下的荷载位移比值。

由于建筑材料性质的不稳定性、构件尺寸控制的误差、施工工艺和条件的限值、构件受荷历程的差别、构件实际约束与理想化模型的差异等因素的存在，造成了结构实际刚度的不确定性。

即使名义上均匀对称的结构，实际上也存在一定程度的偏心，即抗侧刚度的分布发生改变，同时抗扭刚度、扭侧刚度比等也会随之改变。

平面强度偏心结构的质量和刚度不对称分布是比较直观的偏心现象，而结构由于抗侧力构件的强度不同而造成的强度偏心很容易被忽略。

论高层建筑平面不规则结构设计摘要：本文主要指出了不规则结构的特点,分析了不规则结构扭转效应产生的原因,归纳总结了关于结构扭转不规则的讨论及控制指标,以供参考借鉴。

关键词:不规则结构,扭转效应,扭转不规则前言高层建筑结构设计中,平面布置规则性是必须仔细考虑的因素,由于不规则平面布置结构使其平面质量中心同刚度中心不重合,使结构绕刚心发生扭转,导致同层构件同一方向上产生不同位移,严重时导致结构整体破坏,所以在结构设计中,必须对结构平面布置不规则扭转问题提起足够重视。

一、关于平面不规则结构的定义1、若干规范关于平面不规则结构的定义关于结构规则与否的定义及规定,不同国家的标准出发点是不相同的。

欧洲规范比较定量地规定了规则结构的指标,如表1所示[3]。

美国规范和澳大利亚规范却从相反的角度定义了结构的规则性,即不规则结构的量化指标,如表2所示。

类型定义平面规则准则建筑结构在平面内沿两正交方向上侧向刚度和质量分布接近对称平面轮廓简洁紧凑,即无诸如h,l,x等形状,总的凹角或单一方向凹入尺寸不超过对应方向建筑总外部平面尺寸的25%楼板平面内刚度同竖向结构的侧向刚度相比足够大,以致于楼板变形对竖向结构构件间力的分配影响很小在采用基底剪力法给出地震力的情况下,加上偶然偏心,任一楼层沿地震作用方向的位移不超过平均楼层位移的20%表1规则结构的准则2、不对称与不规则之间的关系如前所述,关于不规则结构的定义,目前为止尚无明确严格的定义。

但不对称结构较为严格意义上的定义为,结构自由振动的某一振型同时出现平动与扭转振型,即平动与扭转振型耦联,对应的平动振型方向因子及扭转振型方向因子均不为零时,即为不对称结构。

从结构分析和设计的要求出发,以对称与不对称结构分类,实际的工程意义似乎不大,因为客观上存在的大量不对称但经过结构布置调整的建筑,其振动特性仍与对称结构类似,可以归入规则结构,而其余的则归入不规则结构。

我国规范规定了平面不规则的三种类型,凡符合至少其中任意一条的结构均为不规则结构的范畴。