广州南方建筑设计研究院 广东广州 510000
摘要：现代建筑由于功能和立面要求，经常会做成结构规范所说的不规则结构。高层建筑结构不规则设计，其抗震分析非常重要。对结构设计人员提出了更严格的要求。因此本文针对现代建筑结构设计中的不规则设计进行探讨，希望可以起到借鉴作用。
关键词：现代建筑结构设计；不规则设计
随着我国经济的不断发展，科学的不断进步，人们的思想观念也在不断的发生变化，在建筑行业的体现是非常明显的，各种彰显个性的建筑有了明显的增加。在这些建筑中，很多建筑都是不规则的，这些不规则的建筑物的产生让城镇面貌焕然一新，但与此同时也给设计人员带来了不小的挑战。不规则对结构带来的扭转、应力集中等，是抗震设计中需重点考虑的。因此我们需重视如何在现代建筑结构设计中做好不规则设计。
一、现代建筑结构设计中不规则设计的主要类型及特征
在现代建筑结构设计中不规则主要分为建筑平面的不规则、建筑竖向不规则设计及结构自身不规则。这些设计的应用主要是为了满足建筑平面和立面的外形尺寸与规则建筑的需求不同、建筑的构件布置与规则建筑的要求都不相同的建筑当中。
（一）在平面不规则结构中，又有扭转、凹凸不规则，楼板局部不连续三种。
纵观国内外地震震害经验，平面规则性对建筑结构影响很大。规范就地震的不确定和不完整性，对结构的不规则情况定了判断标准。在以上三种不规则类别中，平面形状不规则和楼板局部不连续较容易判断。但扭转不规则是平面不规则中最重要的一个，必须通过一定的计算分析来确定。在高层建筑结构的不规则设计时，设计人员应以更高要求来考虑其抗震性能。
（二）竖向不规则建筑主要分为：①竖向抗侧力构上不连续的建筑，②侧向刚度不规则的建筑，③层间承载力突变的建筑
（三）结构本身的不规则：由于建筑物重量及荷载变化，质主与几何中心往往不重合。而施工过程中尺寸误差及材料特性会引起实际刚心与理想状态的偏移，刚度的不均匀退化会引起一定的扭转效应。
二、主要控制参数
为了能够对建筑结构的不规则性进行评价分析以及控制，结构规范对此提出一些重要的参数进行控制。下面我们对参数的含义以及调整要求进行简要分析：
（一）位移比
位移比是指在规定水平力作用下，刚性楼板假定时计算楼层的最大位移和层间位移，与该楼层的平均值的比值。它是控制结构平面不规则的重要标准，规则位移比最好不要大于1.2；不规则结构的位移比最好不要大于1.4。SATW、YJK、ETABS等软件均能够对偶然偏心进行考虑，以便设计人员在分析判断的时候能够方便。若结构过大的偏心，导致结构产生较大的扭转效应，结构在地震中容易受到严重破坏。我们需重视这一参数控制。
（二）周期比
周期比是结构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，周期比是能够有效的控制结构扭转效应的指标，控制周期比的目的是避免结构的扭转破坏。这就需要设计人员根据计算结果以及各个振型特征进行判断计算。
三、不规则程度分类
（一）规则的建筑结构应该满足两个条件
1.位移比、刚度比以及周期比等参数应该满足相应的规范要求。
2.不具备以上四类不规则结构的特点。
（二）严重的不规则结构
1.位移比以及周期比等参数无法满足规范要求或者无法计算。
2.体型不规则，平面、立面不规则，大多数指标都超限，或者单独一个指标超限过大。
3.有三种以上的复杂结构类型。
4.属于超规范结构
（三）特别不规则
以上分类均在抗震规范中有详细陈述。设计时应避免使用严重不规则的方案，严重不规则在地震作用时会有破坏严重的后果。
四、设计计算
（一）优化设计方案
在特定的条件下，结构设计师应该尽量采用受力合理并且规则对称的设计方案，对不规则设计方案坚决不能够采取，这样才能够有效的控制建筑结构不规则现象。当发现建筑方案中存在较大误差的时候，应该首先考虑修改设计方案，这样才能够从根本上改善结构不规则的现象。
抗震能力是现阶段我国社会各个阶层都比较看重的一点。由于现阶段很多的建筑结构都有不规则现象，导致在计算的时候会出现很多的误差，对后期建筑的使用造成很大的安全隐患，从特定的角度来说，抗震措施相比于抗震计算更加重要。因此，在进行结构设计时，我们要严格的按照规范进行。
（二）选择合理的计算方法
现阶段，在进行建筑抗震工作的时候，应该针对结构不规则的程度，制定不同的抗震计算方法。在进行第一阶段设计的时候，设计师可以假定结构和构件正处于工作状态，常用的结构分析方法是底部剪力法和CQC法。
第二阶段设计主要是对地震中容易倒塌的结构进行分析计算，以便能够提出有针对性的防震措施。在一些容易发生地震的地区，设计师需要根据实际性及规范要求提高抗震的标准，针对建筑结构中的薄弱部分进行加强，使建筑在地震中能够有良好的抗震效果。
笔者的其中一个超限高层项目，采用框架-剪力墙结构，6度区，建筑高度59.4米。由于建筑功能要求，本结构平面不规则、竖向不规则均具有。针对超限我们采取了以下补充分析方法及主要措施：
1）采用两个不同力学模型的结构分析软件SATWE和ETABS进行整体计算和校核；
2）采用两组天然波和一组人工波，进行弹性动力时程分析，并将结果与规范反应谱结果相比较，取包络值进行设计；
3）采用SATWE进行关键构件的中震不屈服、中震弹性和大震不屈服验算，并按计算结果做相应加强，保证其在中震和大震下的抗震性能要求；
4）采用PUSH&EPDA软件进行罕遇地震作用下的静力弹塑性分析，确保结构满足设定的性能目标要求。
5）加强底部剪力墙厚度，提高其延性及抗压承载力，加强其平面外稳定性；
6）首层剪力墙、框架柱按照中震抗剪弹性和抗弯不屈服的性能目标进行设计，适当提高剪力墙配筋率；
7）针对大跨度转换构件，控制转换柱轴压比小于0.5；转换构件按照中震抗剪弹性和抗弯不屈服的性能目标进行设计，并满足大震抗剪不屈服性能要求，转换柱及转换梁采用型钢混凝土构件，适当提高转换梁端部加腋及提高其跨中配筋，严格控制其挠度限值要求；加强其上下层间框架梁、楼板截面及配筋；
结果表明，在多遇地震作用下本工程结构的周期比、侧向刚度、竖向规则性、扭转位移比等指标均符合现行规范的相关要求，并能满足抗震性能目标C的要求。可以满足结构抗震安全性，同时亦能最大限度地满足建筑功能的要求。
由此可见，对于不规则结构的设计，合理和准确的计算分析是非常重要的。
总结
根据上文可以得知，在现代城市建设中，不规则建筑结构是不可避免的，而这些造型新颖的不规则建筑物，给我国社会带来了别具一格的景观。我们对不规则建筑不应该一味的排除，应该切实优化设计方案，强化建筑的抗震能力，对建筑结构中的薄弱部位进行调整加强，能够使不规则架构的设计问题得到充分的解决。
参考文献
[1]李振永，王榆，李娜，程曦，张相勇. 大连华信（国际）软件园主科研楼结构设计[A]. 天津大学、天津市钢结构学会.第十六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学、天津市钢结构学会：，2016：9.
[2]姜海凤. 关于高层建筑结构设计不规则性的研究和应用[J]. 江西建材，2015（07）：55+60.
[3]吕元光，李琼. 混合结构在不规则教学楼中的应用[A]. 天津大学.庆贺刘锡良教授执教六十周年暨第十一届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学：，2011：4.
[4]卢业恒. 某不规则框架—剪力墙结构的弹塑性分析及结构损伤评估研究[D].广州大学，2014.
[5]王徽. 体型收进对高层建筑结构抗震性能的影响及控制方法研究[D].中国建筑科学研究院，2015.
[6]陈敖宜，邹旭，杨志艳，廖锡莱，蔡秉志. 超高层建筑结构设计探讨[A]. 天津大学.第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学：，2007：9.
论文作者:陈燕芳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/13
标签：不规则论文; 结构论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 天津大学论文; 位移论文; 结构设计论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;