探讨不规则性在高层建筑结构设计的应用要点

发表时间：2016-07-06T15:24:48.687Z 来源：《基层建设》2016年6期 作者： 贝东育[导读] 我国建筑市场环境发生了天翻地覆的改变，伴随着市场经济环境的迅速改变。

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摘要：我国建筑市场环境发生了天翻地覆的改变，伴随着市场经济环境的迅速改变，高层建筑在面临严峻挑战的同时，也寻觅到了新的发展契机，近几年以来，我国不规则性高层建筑的规模及数量同时呈现增长的趋势。结构设计者要明确正确使用不规则性的重要意义，排除不利因素的干扰，尽最大的努力将结构中出现薄弱区域的可能性降到最低，优化薄弱区域的构造形式，提升不规则性建筑工程的建设质量。

关键词：不规则性；高层建筑结构设计；应用要点；探讨分析

前言

根据以往收集到的数据资料可以知道，不规则性建筑工程比较容易引发扭转脆性损坏，情况危急时甚至会出现总体结构毁灭性的损坏。不规则性高层建筑在结构设计工作中可以通过获得理想的扭转刚度，或者变换不规则平面的设计及布置，将偏心和扭转效应控制在适宜范围之内来避免出现以上安全隐患。 1.高层建筑中不规则建筑的发展现状

随着我国科技技术水平的逐步提升，我国建筑行业也在不断的发展。随着城市的不断扩建，设计者们为了迎合城市建设的发展需求，他们已经逐步更新了自己以往建筑物必须要对称、规则的观念，他们正试着建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑，如非对称、不规则的建筑结构物。随着人们的观念的转变，现如今大城市中出现了许许多多复杂体型和不规则的结构，这种趋势在某种程度上代表了我国建筑的发展方向。

2.不规则高层建筑的结构类型

目前在就建筑行业发展过程中，出现的不规则建筑结构的形式主要分成两种，一种是平面结构不规则的建筑，其中主要包括了建筑结构的楼板连续性的缺乏、建筑平面结构的不规则扭转等方面；另一种则是竖向结构不规则的建筑，它主要有不规则竖向结构的刚度，建筑结构的承载能力发生变化等。下面我们就对着两种不规则高层建筑结构的相关内容进行介绍。 2.1平面不规则

高层建筑平面结构的不规则性主要表现在平面不规则扭转、不规则凹凸以及建筑楼板结构的连续性缺乏等方面上。下面我们就对着结构方面进行简要的介绍：（1）平面不规则扭转主要是根据每层楼房结构的两端存在的弹性水平位移量进行判断，如果楼层结构的水平位移量超过平均值的1.2倍，那么建筑楼层结构就会出现不规则扭转；（2）不规则的凹凸则是体现利用建筑结构的投影尺寸上，而且其平面结构凹进的面积超过30%。（3）楼板结构连续性的缺乏主要是因为建筑结构的平面和楼板面积发现剧烈的变化而造成的。 2.2竖向不规则

（1）不规则的倾向刚度：其判断依据为与邻近上一楼层相比，本楼层侧向刚度数值低于其70%；或不高于本楼层上方三个相邻楼层平均侧向刚度数值的80%。在排除顶层尺寸的情况下与相邻下层水平方向尺寸相比，本楼层收进的局部部分应不低于其25%。（2）竖向抗侧力构件缺乏连续性：其判断依据为在竖直方向上，其抗侧力构件所受内力由水平转换构件加以转换继而向下方传递。（3）楼层承载力发生突变：其判断依据是与上一层结构中抗侧力部分受剪程度相比，本楼层受剪程度不超过其80%。（4）楼层间发生质量突变：其判断依据为与下一相邻楼层相比，本楼层质量不低于其质量的1.5倍。 3.高层建筑不规则结构设计采取的对策

高层建筑物在地震的时候较易遭受破坏的一些结构大多都是平面不规则性结构，同时建筑物的刚度偏心、质量、承载力以、抗扭转刚度过于脆弱的建筑结构，其中，扭转效应对于建筑设计结构的破坏是最为严重的，那么，在工程设计的时候就有必要对其结构的相关扭转效应进行有效控制与限制，例如可以尽量对建筑物设计结构平面上的不规则进行控制，这就能够防止较大偏心的出现，进而使得建筑物的内部结构出现明显的扭转效应；另外，还可以在一定的条件下尽量增强高层建筑物设计结构的扭转刚度，抑制其太脆弱而产生破坏。因此，有效研究减少建筑物内部结构扭转效应的对策就成为设计过程中所要重点关注的问题。 3.2提升周围抗扭构件的抗剪性能，确保满足弹性要求

如果不规则性高层建筑结构设计已经获得理想的位移及周期比，单单通过变换结构设计仍然无法在强烈震动条件下获得满意的结构安全效果。结构在非弹性状态时期会使已经对称的结构在水平双向震动影响下出现偏心，这种现象是伴随着形态的不同而发生改变。在抗震能力的基础上来说，设计者应该注重周围抗扭构件抗剪性能的提升，确保能够在强烈震动情况下具有良好的弹性，只有这样才能持续提升我国高层建筑结构设计的整体效果，为广大人民群众提供更为优质的服务。 3.2调整建筑结构的抗侧刚度和抗扭刚度比值

根据一些相关的资料表明，建筑结构的扭转效应与结构周期比的平方的关系基本上是呈线性的关系，因而在设计建筑物的时候，可以考虑适当的减少一些建筑结构的周期。在做剪力墙的时候，则需要在合理的范围内尽量的加长或者是增厚周边的剪力墙，尤其是要重视那些离刚心最远的一些剪力墙。加大结构抗扭刚度的一般做法就是在建筑结构边缘上设置拉梁，同时也要缩小建筑结构的扭转周期，也可以通过增加周边连梁的刚度来实现。

3.3较小地震带来的破坏，可以设置防震缝

在一些实际的工程中时常会遇到一些平面形状比较复杂的建筑结构，因为一些外在条件的限制会导致不能把平面结构弄成完全规则的设计，这个时候就可以通过设计一些抗震缝将结构分成比较简单的结构单元。在一项建筑工程之中，设置抗震缝是十分必要的。比如说：需要设置抗震缝两侧的机构体系迥异或者是地震反应效应显著不同时时，抗震缝的宽度就要考虑不利一侧的结构；当相邻建筑结构的基础沉降量比较大的时候，可以设置兼做沉降缝的抗震缝。

3.4建筑结构设计中的偏心距减小

相关研究表明：建筑结构的扭转效应与相对偏心距在一定程度上是成线性关系的，如果想要改善建筑结构的扭转效应，以及进一步的缩小楼层的位移比，则可以通过调整建筑结构的平面布置，进而使得建筑结构的质心和刚心可以更加的接近。实践工程中减小建筑结构偏心距的常用方法有：①调整建筑结构平面的不规则性布置，应该是在初步计算分析后才进行，通过初步计算的结果找到建筑结构的质心、刚心，同时需要做的便是通过相关数据以及实践经验比较准确的判断建筑结构的刚度分布，最后再适当地增减距质心较远的抗侧力构件。 4.结语

实际工程中，建筑结构的不规则性会在一定程度上直接影响建筑结构的建模、建筑结构的一系列布置、薄弱楼层等，而间接影响整体建筑结构的布置是否经济、合理、安全。结构设计师在设计不规则的建筑物时，需要尽量的减小或者避免建筑结构比较容易出现薄弱部位，同时做到强化那些薄弱部位。现如今对于不规则高层建筑结构的分析还有很多问题需要解决，但是随着计算机科学的不断发展，会出现更多更好的方法来确定不规则建筑结构的计算模型，进而更加真实的模拟实际情况的工况。参考文献：

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