何子兴

摘要：随着我国经济实力和科学技术水平的大幅提升，人们思想观念的不断更新，严格意义的规则建筑已经很难见到，代之而起的是大批新颖别致、标新立异、张显个性的建筑物。各地大量涌现的现代新型建筑物几乎都是不规则或很不规则的，它们的出现既给城镇建设带来了崭新的面貌，又给工程设计人员提出了严峻的挑战，分析了与高层建筑结构不规则性的相关问题，提出了高层建筑结构的不规则性设计中应采取的措施。

关键词：高层建筑；平面不规则性；措施

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.高层建筑结构存在的不规则性的种类

高层建筑结构存在的不规则性的种类主要可以分为两类：第一种，平面不规则结构类型，这其中还包含了扭转不规则、凹凸面不规则、楼板局部不连续等等。第二种，竖向不规则结构类型，这其中又包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力结构不连续、楼层承载力突变、楼层间质量突变等等。下面，就介绍一些比较常见的可以判断两种不规则类型标准的具体办法。

2.1竖向不规则的类型

一般来说，竖向不规则的类型，首先是指侧向刚度的不规则，检测的办法一般就是此楼层的侧向刚度值不能超过临近上层的十分之七；其次是在竖直方向上，它的结构抗侧力分布不连续，检测的方法一般是结构受力，他主要是依托水平设施来传导的；再次就是楼层的承载力出现了比较大的波动，它的测量方法就是层间抗侧力结构承载程度能高于它上一层的五分之四；最后就是楼层之间出现的重力大幅度存在变化，它的测量方法就是某一楼层的重量高出下层重量的百分之一百五。

2.2平面不规则的类型

平面不规则的类型一般分为三种：一是扭转程度的不规则，它的测量方法就是每层楼之中最大的层间位移值要高出平均位移值的百分之一百二十；二是平面凹凸的不规则，测量办法就是整体结构凹陷一侧的长度与总长度的比例不能超过零点三；三是楼板局部的不连续，他的测量方法就是楼板的长度和平面刚度不能出现较大幅度的变化。

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。

3.1提高建筑物抗扭构件的抗剪力

高层建筑物的抗震设计就是达到建筑物在地震时安然无恙的效果，这单单依靠结构布局的调整是不够的，由于建筑物结构在非弹性时期内，对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象，那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能，这样就可保证建筑物在地震的时候还会处于整体弹性的状态。

3.2控制高层建筑物结构的抗扭刚度与抗侧刚度之比

由于高层建筑物内部结构中扭转效应和结构周期之比的二次方趋于一种线性的关系，那么在建筑物结构设计的时候，需要想方设法的减小其结构周期。比如说在设计楼层剪力墙时，要在条件允许的情况下加厚或加长相邻的剪力墙，尤其是要注重距离刚心比较远的剪力墙。通常使建筑物结构中抗扭刚度加大的方法是在相应构件上增设拉梁，并且尽量缩短其结构扭转周期，另外也可以加大相邻连梁刚度来达到目的。

3.3在结构中加设防震缝来减小地震造成的破坏

现代建筑工程中越来越多的出现一些复杂的各类建筑结构，这都是由于实际条件限制而使得无法将平面结构设计成规则或是对称的结构，这时就有必要设置规范的防震缝来把结构分解成相对简单的单一结构个体，其中还要注意在设置抗震缝的过程中，若两侧的构件体系差异较大或者对震动反应表现不同之时，那么抗震缝的设计宽度就要更多的考虑薄弱一侧的结构构件；而当结构相邻的建筑构件基础沉降量比较大的时候，也可增设兼做沉降缝的建筑抗震缝。

3.4建筑结构设计中的偏心距减小

科学研究表明在一定条件下，高层建筑物结构设计中的偏心距和扭转效应呈线性关系，那么可以控制建筑物结构在平面上的布置，让其设计结构的刚心与质心最大程度的接近，这样就能有效的减小楼层之间的位移比，进而改善建筑物内部结构中的扭转效应。在工程实际的设计过程中，为了使结构偏心距尽量减小，首先就要进行准确的初步计算，在找到结构的刚心和质心后加以分析，并调整整个建筑结构在平面布置上的不对称和不规则性，与此同时，还要运用有关数据和条件，加之实践经验来判断出建筑物平面结构的实际刚度分布，以便能够有效增减偏离质心的抗侧力结构构件。

4.高层建筑的不规则建筑的发展趋势

随着国家的发展，社会进步明显增快，科技水平的不断提高，许多大中小城市都在不断的扩建与改造，设计师们也为了更好的融洽当今社会，顺应时代的召唤和城市多元化的发展，他们在传统设计理念的基础上，尝试了更多的挑战。随着城市的发展与建设的不断更新，城市中的建筑也要求独具一格、别出心裁，建筑物的复杂性和不规则性已成为现在城市建筑的发展趋势。根据实际经验及国家相关法律条文规定，建筑物的设计与建造应使建筑物对称与规范，保证建筑物建造完工后不会因为受斜向侧力的影响致使建筑物整体结构及安全带来影响。这不仅是对建筑行业的一个挑战，更是对设计人员的挑战，在遵守国家的法律条文的同时，建筑行業对自身的强化与人员的培训有着重要的意义。对不规则建筑的设计与计算也是现今建筑行业中最突出的问题。如今已有的不规则建筑已成为城市中的一道亮丽的风景线，例如有鸟巢、水立方、长城饭店以及希尔顿饭店等等。

5.结语

总而言之，相对规则建筑而言，高层不规则性建筑的设计和施工对安全性、竞技性、合理性提出了更高的要求。因此，建筑设计师在进行高层不规则性建筑设计时，要重点考虑建筑物的薄弱构件环节，不断提高、强化控制手段，为高层不规则性建筑的发展做出自己的贡献。

参考文献：

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