阐述如何优化不规则建筑结构设计

一、加强不规则建筑结构设计的重要性

现代城市建筑结构中，绝对规则且对称的建筑物在实际中几乎不存在。随着我国城市化进程的提高，越来越多的建筑物一改单调、规则、对称的建筑风格和建筑结构，追求着不断创新和独树一帜的建筑设计风格，如“大裤衩”、“小蛮腰”等。非对称性和不规则结构已经成为当前城市建筑物的主流和发展方向。随着结构体系复杂程度的增大，建筑结构的不规则性越来越大，这种不规则性对结构设计提出了严峻的挑战。结构的较大不对称、不规则，将引起结构在水平侧力（风荷载、地震荷载）作用下产生较大的扭转变形，不利于荷载结构抗侧力，不利于非结构构件如填充墙、幕墙的正常工作，同时可导致结构材料成本的较大增加。

因此，结构设计必须尽最大可能将建筑结构设计为对称、规则的形状，提高整个建筑物的抗侧移能力，增加建筑结构的坚固度，提高建筑结构的性能，延长建筑物的安全性和使用寿命。

二、不规则建筑结构应采取的设计措施

2.1在初步设计阶段，通过初步计算的结果找到建筑结构的质心、刚心，通过相关试验数据以及实践经验较准确的判断建筑结构的刚度分布，并再适当的增减距质心较远的抗侧力构件。

2.2减少建筑结构的相对偏心距。高层建筑的质量安全在一定程度上容易受建筑结构相对偏心距的影响，所以在建筑施T中一定要注意尽量减小建筑结构的相对偏心距。相对偏心距与建筑结构的扭转效应一般是呈线性关系的，所以为了使建筑结构的扭转效应得到更好的改善，必须通过有效的措施，减小高层建筑楼层的位移比，而减小位移比的相关工作可以通过调整建筑结构设计的平面布局来达到，通过这些施工的调整，可以有效缩短其质心与刚心之间的距离，从而达到提高建筑质量安全的目的。

2.3对于平面不规则的建筑结构设计。①对凸凹不规则结构设计时，对平面尺寸突变位置的楼板厚度和配筋应进行加強。②对楼板局部的不连续结构设计时，为提高楼板削弱区域的抗震性能，竖向体型突变部位的楼板在该区域的厚度取180mm，其他楼层的板厚在该区域分别增加30mm，该薄弱区域楼板钢筋采用双层双向通长设置，配筋率不小于0.30%。楼板边缘设扁梁，扁梁上部纵筋直锚人

楼板内，锚固长度按照抗震要求确定。③对扭转不规则结构。设计时，应调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比。限制扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比。当两者接近时，由于振动耦连的影响，结构的扭转效应明显增大。结构扭转效应与结构周期比的平方的关系基本上是线性的关系，可考虑适当的减小建筑结构的周期。加大结构抗扭刚度的一般做法是在建筑结构边上设拉梁，同时缩小建筑结构的扭转周期，还可以通过增加周边连梁的刚度来实现。

2.4转角窗的抗震优化设计。转角窗的设置削弱了结构的抗扭性能，成为抗震薄弱环节，在强烈地震作用下易导致地震应力和变形的集中，造成结构的局部破坏。为提高结构的抗震性能，在转角窗的洞口两侧设置剪力墙并设端柱，端柱全高箍筋加密；转角处楼板局部加厚，并加强楼板钢筋的配置；洞口边缘的端柱之间设置暗梁贯穿楼板，并提高转角梁的抗扭承载力和抗弯承载力。

2.5合理增强结构周边构件的抗剪能力。仅靠调整结构布置来保证结构在强震动下的安全性是不够的。一旦出现较大额外力作用，其主体结构就会受到不可逆的破坏。如果建筑长期处于非弹性阶段，一开始有规则的建筑在受到多重地震作用影响下就会因变形而出现偏心的问题。这时应合理增强周边边缘构件的抗剪强度，这样整体结构即使受到较大的外力作用，仍能在自身弹性恢复力的影响下，回到正常状态。

三、复杂不规则建筑结构设计注意事项 3.1高层建筑结构的规则性问题

有关高层建筑结构设计的规则性问题，在新出台的建筑规范章程上出现了很大的改动，新的规范标准在结构设计方面增加了一系列的限制性条件，例如，新的规范制度用强制性的条文规定了“建筑物不应该采用严重不规则的建筑设计方案”。因此，建筑结构设计人员在进行设计工作时应注意遵守新规范制度中的限制性条件，对于设计中的不符合规定问题必须及时的调整，以免为后期的相关工作造成隐患。

3.2高层建筑结构设计中的扭转

建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心。在结构设计时，要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平

面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L型、T型、十字型和勺型等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内。

3.3准确解析、核实设计结果

现在市场中存在的电脑软件类型繁多，不一样的电脑程序设计，结果也是不一样的。因此这就需要高层建筑结构设计工作者要全面熟悉电脑的程序所适合使用的范畴，避免在借助电脑设计的过程中，因为程序自身的不足，软件中的设计方式不适合构造的实际设计状况。还有，要避免电脑协助设计构造策划中操作者的失误，在输入资料时一定要严谨仔细，并且操作者在后续作业中，对资料也要严格的进行审核，科学解析，做出最正确的判定。高层建筑和低层建筑的区别之一就是：在建筑结构方面，高层建筑的结构较柔和，同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后，在进入高层建筑塑性变形阶段的前提下，高层建筑仍可以具有较强的变形能力，也就是避免高层建筑的倒塌，需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施，达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。

3.4使结构具有足够的抵抗侧向力和刚度的能力

高层建筑结构设计中，不仅要求整体结构能够承受足够的垂直负荷，而且必须使结构具有足够的抵抗侧向力和刚度的能力。因为，当建筑受到侧向力时，会发生超出允许范围的侧向偏移。如果侧向位移太大，会使楼层重心偏移，造成居民的惊慌，影响楼层内居民的正常学习、工作和休息，甚至还会是家居的墙体出现倾斜，装饰脱落或出现裂纹，破坏整个楼层里的水气管道、电梯发生异常，框架结构等。

结束语

由于建筑结构平、立面布置的多样性，导致各种不规则建筑结构形式越来越多，具有创意性的不规则建筑结构也越来越受到了人们的认可与喜欢。但是不规则的建筑结构，也给设计人员的工作带来了一定的难度和挑战。设计不但要满足不规则建筑的美观性，还必须要遵循建筑设计原则，结合相关规范、规程的规定，选择科学合理的设计方案，并对结构薄弱部位采取加强措施，以保证建筑物的整体质量和使用安全。