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摘要：在当前的城市建设中，人们对于建筑美观性的要求不断提升。在高层建筑的建设中，不规则结构的使用不仅提升了建筑外观的美观性，也有效的提升了高层建筑的结构稳定性和抗震性能。本文对高层建筑建设中不规则结构的使用发展现状，并对其实际应用进行了分析。
关键词：高层建筑；不规则结构设计；应用
引言
在高层建筑的结构设计中，为了保证外观的美观性以及对各类问题的考虑，当前设计中常会出现不规则结构。当前高层建筑的不规则结构主要包括部分楼板的不规则结构、竖向刚度的不规则以及凹凸不规则等，有效的提升了建筑稳定性和外观的视觉效果。不规则性当前在高层建筑设计中的应用具备较高的美学和实用价值。
1高层建筑不规则结构设计的发展
随着当前城市建设以及建筑技术的发展，为了满足人们的需求，提升建筑结构的性能，当前的建筑设计人员的设计理念发生了较大的变化。在当前高层建筑设计中，传统的对称设计理念的使用开始逐渐减少，变为了独特的非对称性不规则设计思维。这种设计思维的发展和流行使得当前高层建筑设计中出现许多具备复杂外观的建筑，其改变了传统美学观念，且有效的提升了建筑的力学性能。尽管高层建筑的不规则设计优化了建筑物的外观以及结构，但是，不规则的外形设计也增加了结构稳定性以及施工中的难度。
2高层建筑中不规则结构的分类
当前的高层建筑不规则设计结构一般会根据结构的抗震等级进行分类，常见的几个分类是一般不规则结构，这种结构根据国家的设计标准来完成对结构的优化设计；特殊不规则结构，这种不规则结构在设计中需要经过国家相关部门以及专家的论证设计，保证建筑的抗震能力；严重不规则结构，这种结构要根据国家规范适当对外形进行调整，一般有竖向不规则和平面不规则两类。
平面不规则结构可以分为扭转不规则、凹凸不规则、楼板不规则三种形式。在分类上一般依据如下的几种性质进行分析：第一，平面刚度偏心，这种性质一般可以分为平面外刚度和平面内刚度。外刚度是指结构垂直荷载方向的刚度，内刚度则是指与荷载方向一致的刚度。在实际设计中，由于刚度会受到环境以及材料等因素的影响，往往会出现刚度降低的问题，在设计中要注意。第二，平面质量偏心。在设计不同大小的建筑结构件的过程中常会出现质量偏心等问题，表现为结构重心的变化。除此之外，由于施工条件以及设计结构等步骤存在问题也会造成质量偏心问题的出现。质量偏心问题会对建筑的平面结构造成影响，技术人员要合理分离质量偏心对建筑结构的影响，并采取合理的应对措施，保证高层建筑的结构稳定性。第三，平面强度偏心，在建筑结构之中，平面应变以及平面应力都直接影响建筑结构。平面应变是指在建筑平面内进行的应变，平面应力是指同一平面内的所有应力，平面刚度偏心以及平面质量偏心等都会影响应变和应力。在设计过程中，钢筋以及混凝土等都会影响平面强度，这就要求技术人员在设计中优化平面结构，降低应力的影响。
竖向不规则结构一般是指在建筑设计中出现的上下粗、中间细的设计形式，这种设计结构在一定程度上可以提高楼层的承载力。在设计过程中，技术人员要对竖向不规则结构进行全面的分析，保证楼层的承载力和建筑设计效果。竖向不规则设计可以分为侧向刚度不规则、楼层承载力突变以及不联系竖向抗侧力三类。
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3高层建筑中不规则结构设计的应用
在当前建筑设计理论的研究过程中，设计人员发现在建筑结构受到地震等自然灾害之后，同类建筑中存在平面不规则结构设计的建筑出现结构问题的可能性更高。平面不规则结构建筑中存在结构薄弱的抗扭转刚度、刚度偏心以及质量偏心等问题，给建筑结构稳定性造成了较大的影响。在未来的发展之中，设计人员要进一步对不规则建筑的结构进行设计，优化结构强度。高层建筑当前的不规则结构之中，较为严重的破坏方式是扭矩效应，这一离学校应对于设计中不规则平面结构的使用有较大的限制，在一定程度上降低了建筑偏心问题对结构稳定性的影响，在某种程度上增加了建筑的扭转刚度。
3.1高层建筑结构设计中降低相对偏心距
随着高层建筑不规则结构的使用不断增加，技术人员发现在进行不规则结构的设计过程中，结构的相对偏心距和扭转效应之间存在一定的关系，在设计过程中，技术人员可以通过缩小楼层的位移比，优化建筑中的平面结构来实现对建筑刚心位置和质心位置的调整，提升结构的稳定性。实际的建筑施工设计过程中，技术人员首先需要进行的是对建筑刚度结构的分析，对不规则建筑中的不规范平面结构的设计进行调整和变更。在设计中，技术人员通过合理计算来调整建筑结构的刚心和质心，借助以往的高层建筑设计数据可以对不规则结构的刚度以及结构稳定性进行准确分析，便于采取一定措施来提升构建强度，保证高层建筑使用安全性。
3.2高层建筑结构设计中调整扭转刚度和抗侧刚度
在高层建筑不规则结构的设计中，其结构周期和扭转效应存在现行管理。因此。，在不规则结构设计中，技术人员可以尽量降低建筑的结构周期，以保证高层建筑的结构稳定性。在剪力墙结构的设计过程中，为了提升建设质量，技术人员可以适当增加剪力墙的厚度，并增加设计中墙体的扭转刚度，以此来降低设计中结构的扭转周期。在实际设计中，设计人员可以在建筑结构边缘设置拉梁，高刚度的拉梁可以保证边缘结构强度，提升建筑稳定性。
3.3增加建筑附近抗扭构件的抗剪力
在地震等地质灾害的影响之下，高层建筑的不规则结构会受到较大的影响，仅仅依赖对建筑结构的调整优化并不能提升高层建筑的抗震性能。在设计过程中，设计人员要保持建筑的纵横安全性，在非弹性使其对高层建筑进行设计时，建筑结构往往会受到水平方向震动的影响，在这个过程中不断改变建筑形态会使得建筑结构形成偏心。因此，在实际的设计过程中，设计人员要针对建筑结构抗剪性能进行优化提升，保证建筑结构在外界震动环境之下具备较高的弹性，以此来提升高层建筑的抗震性能。
3.4设置防震缝
在高层建筑的不规则结构的设计过程中，技术人员为了提升结构性能常会使用一些较为复杂的平面结构形状。施工过程和设计由于受到规范的影响，无法将其设置为规则的平面建筑，因此为了优化建筑的受力性能，设计人员会使用防震缝来将平面结构形状互相交叠，这种结构单元可以提升建筑的结构性能，多种具备体系结构的防震缝可以提升建筑的防震性能，提升了建筑的结构强度。除此之外，若是建筑结构出现一定的沉降，防震缝也能被作为沉降缝使用，具备多种功能。
3.5实际应用
不规则结构在我国的高层建筑中有着较多的使用，例如我国北京商务中心的中央电视台大楼在设计中就使用了不规则结构。其基本结构是两栋倾斜大楼，在设计中使用了多种不规则的金属脚手架，并使用集合图形构成了玻璃幕墙，在保证了建筑结构的美观性和独特性的同时提高了建筑稳定性，是一项极为成功的设计范例。
结语
不规则结构有效的提升了高层建筑外观的美观性，但是，在设计中其复杂的造型结构增加了设计人员结构强度设计中的困难。设计人员需要采取合理的手段提升建筑结构性能，保证整体结构稳定性，建立满足国家需求的不规则建筑形式。
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论文作者:王康昊
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第20期
论文发表时间:2019/4/28
标签：不规则论文; 结构论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 平面论文; 偏心论文; 《建筑细部》2018年第20期论文;