摘要：随着社会经济的飞速发展，人们对生活质量的要求也越来越高，在工程中，由于会考虑各种不同的环境、条件等，导致建筑物不可能绝对的规则和对称。不规则建筑的表现方式有很多种，其中包括楼盘的设置、平面结构以及建筑的刚度等等。本人以三亚某项目为例分析不规则性高层建筑结构的设计方法。
关键词：不规则性；高层建筑；结构设计
1.项目概况
项目位于海南省三亚市主城中心区域；由3栋超高层塔楼及商业裙房组成，1#楼为酒店，采用框剪结构体系，结构高度为176.95m，2#3#楼为住宅，采用部分框支剪力墙结构体系，结构高度为155.0m。酒店和住宅之间设置防震缝分开。
图一：项目立面及标准层平面图
2.建筑工程中不规则结构类型
从结构类型上看，主要有两种类型，1、是不规则的平面结构，比如楼板据的连续性不强或者是表面的凸凹程度不规则等。2、是不规则的竖向结构，主要是抗测力构建的连续性不够，或者是竖向的刚度和承受能力不够。较为严重的就是质量发生了突变。主要不规则类型整理详下表：
表1：高层建筑不规则种类
结合项目不规则项判断
2.1在1#酒店塔楼不规则
1）属于超B级高度超限高层建筑
2）存在楼层的水平位移的最大值高于平均值的1.2倍或者是层间的位移高于两端层位移的平均值的1.2倍，存在扭转不规则。
3）存在部分墙柱采用梁式转换存在竖向抗侧力构件不连续；
2.2在2#3#住宅楼的不规则项
1）属于超B级高度超限高层建筑
2）存在楼层的水平位移的最大值高于平均值的1.2倍或者是层间的位移高于两端层位移的平均值的1.2倍，存在扭转不规则。
3）平面凹凸尺寸大于其投影方向上总尺寸的30%，存在凸凹不规则项
4）存在部分墙柱采用梁式转换存在竖向抗侧力构件不连续；
3.超限高层建筑工程中不规则性结构研究与设计
根据项目建筑的特点来看，如果建筑存在着严重的不规则形，就说明建筑的重心不稳，周边结构刚度不足。如果遇到强震或强风，就会造成一定的坍塌或者是安全事故，因此，本项目需要在设计的过程中，采取一些措施来加以应对。
3.1设置有效的防震缝
本项目从酒店塔楼和住宅塔楼存在楼层层高不一致、建筑高度不一致，为简化结构受力体系，结构设计首先考虑设置防震缝，从而成为3栋独立高层塔楼。在工程实践中此类具有复杂平面形状的建筑物是常在的，设置有效的防震缝而把建筑分成若干相对简单的单元，对解决结构扭转、凹凸等不规则是一种行之有效方法。
3.2增强建筑物抗扭刚度以及抗侧刚度进行调整
以酒店塔楼为例，建筑物的结构周期比平方值与其扭转效应大致也呈线性关系。酒店塔楼因建筑功能要求，中间因电梯集中布置刚度较大，同时Y向墙体较多，故周期在X向偏大。在建筑物设计过程中，可考虑对建筑结构周期予以适当减小。酒店结构一方面增强X向抗侧刚度，另一方面在结构体系周围布置剪力墙，对结构整体产生的位移及扭转产生的位移控制限定的范围内。同时在周围墙柱宽度在条件容许下尽量做宽，同时加强周圈梁宽度及高度。
3.3 认识相对偏心距，并采取措施减小偏心距，改善扭转效应
相对偏心距指的是结构平面质量中心与结构刚度中心的距离，偏心距大会使结构扭转效应大，要合理改善扭转效应，对楼层位移比作更进一步的降低，则在满足建筑功能情况下合理布置结构墙体，或者在建筑功能可以适当调整的情况下调整结构平面布置，促使建筑物刚心与质心两者更为接近。本项目酒店结构在结构布置时，结构平面尽量采用对称布置的原则，然后在对结构平面作初步计算以及分析后对其不规则性布置进行调整，利用计算结果精确判断出建筑物的质心与刚心相对位置，对建筑物结构整体刚度在精准判断后调整结构，最终对那些与质心之间具有较大距离的抗侧力构件加以适当增减，使相对偏心距减小，从而达到降低扭转位移的目的。
3.4 增强抗扭构件自身的抗剪力
当建筑物结构整体处于非弹性时状态时，地震作用力则会对建筑结构施以双向水平受力，建筑结构则会随其形态变化而发生偏心。本项目超限分析时设定的性能目标为C级，设定足够数量的落地剪力墙，加强底部加强区域剪力墙抗剪能力，从而能够在强震影响下保证建筑物结构整体仍能处于弹性状态。
总之，本项目在进行建筑结构设置的过程中，一方面从平面的规则性入手，要对其规则性进行高度控制，另外一方面将参数和指标控制在标准的范围内。
4.超限高层建筑分析后的加强措施
4.1在结构平面四周双方向均布置了一定数量的落地剪力墙。加强底部加强区域剪力墙的水平分布钢筋配筋率和中震受拉墙肢的竖向分布钢筋配筋率。
4.2对有楼板大开洞和凸凹不规则的超限项，分析及设计时将洞口周边一跨范围内的楼板、凹口周边一跨范围内的楼板、突出部位根部一跨范围内的楼板定义为弹性膜单元；适当加厚楼板增大板配筋率并用中震不屈服结果进行复核。
4.3控制落地剪力墙的数量、间距，适当加厚落地剪力墙。对转换结构及以上两层进行了有限元局部应力分析，通过分析结果对该部位安全性进行了校核。
4.4为提高连梁的延性，使其满足中、大震作用下受弯屈服耗能、受剪不屈服或满足最小截面控制要求的性能目标。
结束语
由于在城市中，由于建筑功能空间的需求，不规则超高层建筑的增多，使结构设计遇到很多不规则的问题。要求结构设计人清楚结构体系薄弱部位，对超限高层建筑结构设计中的不规则性展开了分析与研究，重视不规则性的危害，只有对建筑的结构加强重视才能从根本上保证建筑的稳定性。本文通过实例探索高层建筑结构设计不规则性的基本特征，提出了相应的设计要点及本项目一些加强措施。
参考文献：
[1]甄庆华.超高层建筑结构设计的关键性问题研究[D].华南理工大学.2012.
[2]何礼达.论不规则性在高层建筑结构设计中的运用[J].河南科技.2014（16）.
[3]黎玉婷.浅议高层建筑结构设计的不规则性[J].城市建设理论研究.2012（30）.
[4]范文彬，唐明忠.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].建筑设计管理.2014（06）.
[5]《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》[2010]109号.
论文作者:赖文辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：结构论文; 规则性论文; 不规则论文; 刚度论文; 位移论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 《基层建设》2018年第3期论文;