摘要：随着对城市土地需求的增加，高层建筑的数量和规模都大大增加，但是不规则的建筑设计给高层建筑团队的设计工作带来了更多的问题。本文论述了目前高层建筑结构设计中不规则性的特点和现状，介绍了不规则性的划分和结构类型，分析了不规则性在建筑设计领域的应用，为高层建筑的结构设计提供了重要的参考依据，旨在使结构工程师能够设计出高水准的高层建筑。
关键词：高层建筑；结构设计；不规则性；研究和应用
导言
不规则性是指建筑结构具有更多弧面和曲面的不对称特征。业界普遍认为，不规则的建筑设计受到后现代流派的影响，追求建筑美感和实用性的结合。总体而言，现代建筑技术水平不断提高，文化发展也为建筑业注入了更多活力。许多不规则建筑具有明显的地方文化特征，具有更突出的使用价值。分析高层建筑结构不规则性的优点和应用建议具有现实意义。
1高层建筑结构设计不规则的特点和形势
城市化水平的不断提升，我国的建筑行业也在不断的发展，所以人们对建筑结构有着更高的要求，很多人都希望建筑在保证安全性的同时还能够保证其外观的观赏性，建筑设计行业也不断地发展和完善，所以建筑设计人员也不仅将建筑设计落实到平面当中，他们也不断对自己的设计理念和设计知识进行及时的补充和更新，只有这样才能更好地满足人们对建筑设计的需要，当今时代是一个张扬个性的是时代，人们希望自己居住的建筑能够更具特色，所以建筑结构的不规则性也更加的明显，虽然这些建筑风格迥异的外观对城市的整体面貌有了很大的提升，但是对建筑设计和建设也提出了更高的要求，建筑的设计和施工人员需要在技术上花费更多的精力，同时在建筑建设成本上也会大大增加。
2高层建筑结构不规则的类型
2.1高层建筑结构不规则性主要可以分为平面不规则和竖向不规则等几类。其中平面不规则主要是指平面扭转程度不规则，具体表现在设计过程中，各楼层中层面最大位移远远超过了平均位移，在这种环境下极易造成平面不规整的问题。其次则是凸凹程度的不规则，对于凸凹程度的衡量主要是通过按照凹陷的长度和总体长度之间的比例来进行确定。此外，楼板局部也有可能出现不连接的问题，对该环节的控制大多是分析楼板的长度或平面的强度，观察是否存在较大波动现象。
2.2竖向不规则在高层建筑的设计过程中，竖向不规则的表现形式较为广泛，主要是侧向刚度不规则或结构的竖向抗侧力、承载力突变。其中侧向刚度的参数应当控制在楼板的十分之七左右。对于高层建筑的结构设计来说，抗侧力分布不均在很大程度上影响着结构设计的不规则性，这是由于结构的受力情况是根据相关构件来进行力传递的。如果楼层的承载力出现了较大波动和变化，那么抗侧力结构的受剪程度也将得到相应程度的增加。
3高层建筑结构不规则性的应对措施
3.1最好改进高层建筑结构抗侧刚度与抗扭刚度的大小
根据有关的调查的结果分析，可以得出这样的一个结论：高层主体结构出现的扭转效应和结构自我震动周期的平方值保持线性函数关系，因此，在设计高层主体结构时，可合理地降低建筑结构自振周期长短，来削弱高层主体结构的扭转效应。在有关剪力墙的设计过程中，就应该在有效区域内科学调节墙体的长度或者厚度大小，尤其是那些离高层结构刚度中心较远的墙体，改善高层主体结构的抗扭刚度，在实际应用中通常是采取在结构周边增大刚度的方式，来降低高层主体结构的自我震动周期，另外提高边缘连梁的刚度值大小同样可以达到改善高层主体抗扭刚度的目的。
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3.2重视展现文化内涵
不规则性建筑的性能较普通建筑更为优越，但在设计和建设过程中，如果未能考虑外层观感，建筑的总体价值同样难以保证，这要求设计人员适当将当地特色以及其他地区文化特色融入设计中，保证建筑性能的同时，提升建筑的文化内涵以及美观度。前文中介绍了迪拜帆船酒店、悉尼歌剧院等具有文化特色的地标性建筑物，对这两处建筑进行分析，不难发现其结构设计、外形特色与周边文化、自身性能带有明显的内在关联，帆船酒店位于海滨人工岛上，而悉尼歌剧院的建设融合了传统文化和自身的艺术表现职能[3]。后续工作中，设计人员在进行高层建筑不规则性设计时，也可以遵循这一原则。
假定某地准备建设9层高的活动中心，在进行设计时，可以首先考量当地环境，如果当地频发地震，可以在第三层位置优化设计，调整方案，将周期比控制在0.85的水平。同时，为求强化文化内涵的展示、提升设计美观度，可以在外观不规则处进行优化，如设计完成后存在突出部分，可对该部分进行加工，采用仿石材、石质材料等，雕刻成球状，体现建筑的运动精神。如果建筑进行不规则设计后，内部结构受到影响，出现了空间挤压、压缩、内凸等情况，也可以进行加工，将内凸部分设计为一处休息角落，摆放桌椅、放置名人雕像等，提升文化氛围，既没有降低建筑性能，也能够实现文化内涵的多样展示。
3.3优化防震缝设计
在进行高层建筑工程结构设计过程中，各个结构的实际受力情况与其内部构造以及功能设计需求有一定的关联，因此，很难将所有结构体的作用效果形成整体，这样就会影响建筑工程结构整体的稳定性。比如，在高层建筑工程结构防震缝设计过程中，须臾注意通过防震缝将两边设施进行有效连接，从而提高建筑工程稳定性，通过这一设计形式，不仅能够对建筑工程结构的两个不同区域进行划分，同时，还能够分担结构受力。但是，在高层建筑工程防震缝设计过程中，设计人员一般只是依据工程建设所在区域的地震发生等级设置防震缝，没有综合考虑建筑工程结构受力实际情况，这样就会在一定程度上影响防震缝功能的实现，在这种情况下，如果发生地震灾害，则建筑工程的抗震性能会受到一定的影响。由此可见，在高层建筑工程防震缝设计过程中，不仅需要综合考虑区域抗震要求，而且还应该综合考虑建筑工程结构的实际受力情况，提升防震缝的使用功能。
3.4使高层建筑结构相对偏心距保持在合理范围内
不规则结构高层建筑的扭转效应偏高，而扭转效应与高层建筑结构相对偏心距存在线性关系，因此在进行设计施工时要使高层建筑结构相对偏心距保持在合理范围内。需要做到：设计规划时反复计算高层建筑的每个结构，确保计算结果正确无误，然后对建筑结构的不规则平面布局进行调整，确保布局准确有效，最后还需要经验丰富的专业人士对设计中的相关数据进行反复计算验证，以确保将建筑结构刚度及分布情况了然于心[3]。总之，要尽一切可能将高层建筑结构相对偏心距保持在合理范围内。
3.5提高高层建筑结构周边抗扭转构件的抗剪力
在进行设计时，可以根据抗震规范及建筑结构看抗震性能，合理增强高层建筑结构周边抗扭转构件的抗剪力，进而提高抗剪强度，避免高层建筑在较大外力作用下而出现形态改变的现象。
结语
不规则结构是当代高层建筑结构设计中的重要组成部分，对于建筑的设计质量以及建设具有至关重要的影响。但由于不规则结构在应用的过程中或多或少的存在一定问题，所以我们应当在未来的发展中继续对不规则结构进行深入分析，最大限度上避免不规则结构所带来的不良影响。相关的设计人员也要积极学习和掌握先进的设计技术和理念，提升高层建筑结构的设计质量，体现出当代建筑不规则性的特色。
参考文献：
[1]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，2017，06：72-74.
[2]李国富，周军，王庆华.建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].江西建材，2017，02：49-50.
论文作者:胡笑富
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：规则性论文; 不规则论文; 建筑结构论文; 结构论文; 高层论文; 建筑论文; 刚度论文; 《基层建设》2018年第30期论文;