建筑结构设计不规则问题的分析

建筑结构设计不规则问题的分析

陈斌

中南建筑设计院股份有限公司湖北省武汉市430070

摘要：建筑结构设计的不规则性不仅会影响建筑自身的稳固性，还会对建筑的美观性产生影响，而在当前建筑结构的不规则设计中，要将其设计的重点设置在平面不规则设计、竖向不规则设计等多个方面，通过综合控制各个设计环节质量，而获得更好的建筑结构设计效果。鉴于此，本文对建筑结构设计的不规则问题进行了分析探讨。

关键词：建筑结构设计；不规则问题；应用

一、建筑结构存在不规则性的种类

随着我国建筑产业的不断发展，建筑体在外形构造上也在发生许多改变，越来越多的高层不规则建筑体取代了过往那些对称、均匀、协调的建筑形态。处理好高层不规则建筑体的结构设计中存在的各类问题是保障不规则建筑体的安全性与稳定性的基础，对于结构设计中的一些重点与难度的剖析也能够帮助结构设计更为高质量的完成。

1、竖向不规则的结构类型判断

第一，侧向刚度的不规则。判断此种类型的不规则结构的标准是确定楼层之间的侧向刚度值小于相邻上一楼层的侧向刚度值的百分之七十，或者小于该楼层连着向上三个楼层平均侧向刚度值的百分之百十，当然顶层不能按此方法计算。同时，楼层个别地方水平收缩的长度应当大于与之相邻的下一层的百分之二十五。第二，竖向抗侧力构件的不连续情况的判断标准是考察数值方向的抗侧力构件是否通过水平力的转换而不断地向下传递力；第三，楼层间的承载力突变判断标准是楼层间的受剪程度小于与之相邻的上一楼层的百分之八十。

2、平面不规则的结构类型判断

第一，扭转结构的不规则判断依据为：每一个楼层的自身大限度的弹性水平位移尺寸必须大于紧邻跟楼层两个端点的弹性水平位移值的1.2倍，也或者是考察最大的层间位移值是两端层间位移平均值的1．2倍；第二，凹凸结构的不规则判断方法是判断该建筑结构的凹进去一侧的尺寸是否大于其投影上总尺度的百分之三十；第三，楼板局部结构的不连续的判断标准是考察楼板的尺寸和平面刚度发生急剧变化的程度。

二、建筑结构设计中不规则问题概述

1、建筑结构合理刚度

从当前建筑结构设计来看，结构合理刚度主要表现为楼屋盖结构合理刚度、主体抗侧力结构合理刚度等几方面内容，其具体资料如表1所示。

2、建筑空间利用

在整个建筑结构中，结构必然会占据着一定空间，实现建筑集合结构空间的合理利用，是当前建筑空间设计中的主要内容。从当前建筑结构设计内容来看，在整体结构高度较大的高层中，通过避难层与设备层控制刚性，是提高建筑抗侧刚度的主要方式，能满足建筑结构设计的主要方法。具体而言，在建筑空间结构设计中，要避免出现单纯重视建筑单一构件重要性而忽视整体结构合理性的问题。

三、高层建筑中不规则建筑的发展现状

随着我国科学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，并且在慢慢尝试建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑体，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各式各样结构复杂的不规则建筑，这种趋势在某种程度上代表了我国以后建筑的发展方向。不规则建筑的产生对于建筑行业有着一定的影响。

一方面，不规则建筑极大的转变了过往人们对于建筑体的已有观念，建筑体的对称、均匀、协调等概念很直接的被打破，人们开始慢慢接受甚至欣赏那些造型独特、构造复杂的不规则建筑体，这些别致的建筑也很好的装点了城市容貌。另一方面，不规则建筑体在打造时复杂程度更高，尤其是对于建筑体的结构设计而言，其难度明显增大。想要保障这些不规则建筑的稳定性与抗震性，这必须在结构设计上有所突破，并且能够突破不规则建筑在结构设计中存在的各种难点。从当下我国不规则建筑的发展状况来看，不规则建筑出现的越来越多，很多开发商都乐于尝试这种构造更为新颖独特的建筑形式。

四、建筑结构设计不规则性的具体应用

想要处理好高层不规则建筑体结构设计中的许多问题，这需要在结构设计上有深入研究。在实际工作展开中首先应当合理控制建筑体的相对偏心距，这是保障高层不规则建筑体稳定性的基础。同时，对于建筑体的抗扭刚度与抗侧刚度的控制也很重要，这些能够进一步保障建筑体的稳固。此外，还可以通过防震缝的设计来缓解一些实际问题。这些都是很好的结构设计方式，能够进一步保障高层不规则建筑体的综合性能。

1、合理利用空间和地面

在设计高层建筑结构的时候要最大程度的利用建筑施工地的空间面积和地面面积，合理分布不规则建筑，使高层建筑整体保持空间和平面结构上的对称性。要合理分布高层建筑主体结构，防止出现较大的偏心作用。

2、要保持适度的高层建筑结构相对偏心距

高层建筑结构相对偏心距和扭转效应在一定范围内是呈线性的函数关系，因此要降低主体结构的扭转效应，就要保持适度的高层建筑结构相对偏心距，协调高层结构空间及平面分布。对此，在设计建筑结构的时候，首先要对高层建筑各个结构进行反复分析和计算，确定计算结果正确之后，再调整整个建筑结构的不规则平面布局，从而保证其准确性及有效性。之后，还要请专业的人员根据施工人员的实践经验对高层建筑结构设计方案的相关数据进行反复对比、判断和分析，从而明确建筑结构的刚度及其分布情况。必要的时候还可以对建筑结构的各部件进行调整，以保证高层建筑结构之间具有适度的相对偏心距，减少扭转作用的发生。

3、提高高层建筑结构周边抗扭转构件的抗剪力

高层建筑结构在受到双向水平地震作用的时候会因形态的改变而出现偏心的现象，会给建筑整体带来损坏。因此可以根据抗震规范及建筑结构抗震性能，合理提高高层建筑结构周边抗扭转构件的抗剪力，增加抗剪强度，使整个高层建筑结构在受较大外力的作用下，仍然具有回弹的性能，从而减少偏心现象的发生。

4、改进高层建筑结构抗侧刚度

高层建筑结构的自我振动周期平方值和扭转效应是呈一定的线性函数关系的，因此要想降低建筑结构的扭转效应，就应该合理改进高层建筑结构的抗侧刚度。在设计建筑剪力墙的过程中，在有效区域内要科学合理的调节墙体的长度、厚度，要改善高层建筑主体结构的抗扭刚度，降低高层主体结构的自我震动周期，从而降低扭转效应。

5、建立防震缝

在设计高层建筑结构的时候要根据结构形式及分布，科学建立一些防震缝。例如当出现临近建筑沉降超出限值的时候，可以建立沉降的防震缝。

结束语

综上所述，建筑作为人们生活中的一个不可或缺的组成部分，对于人们的生产生活起着至关重要的影响，因此，建筑的安全性和舒适度也是考量人们生活水平的一个重要的指标。高层建筑作为未来我国建筑行业发展的必然趋势，将会长期的出现在人们的视野中，因此关于建筑结构设计不规则性问题的研究，将是一个长期且十分艰巨的问题，这就要求我们在建筑结构施工的过程中，必须要重视建筑结构设计不规则性问题，在实践中总结出经验，尽可能的避免和减少因为这一问题引发的后续的安全隐患，尽可能的增强建筑结构的安全性、稳定性和抗震性能，这样才能确保实现建筑的各项性能，从而实现和谐社会的构想。

参考文献：

[1]王慧英.竖向不规则结构基于延性抗震设计法的基础研究[D].华南理工大学，2014.

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[3]叶冠闽.竖向不规则结构的隔震形式对比[D].西南交通大学，2014.

[4]陈新军.平面不规则高层建筑结构设计分析[J].中国新技术新产品，2014，19：117-118.