摘要：在高层建筑工程施工中，作为影响着楼体结构平面分布的高层建筑的不规则性，需要在设计施工中对其薄弱的环节进行改进，这样才可以保障建筑的安全性。基于此，本文主要分析不规则高层建筑结构设计的设计要点。
关键词：不规则；高层建筑；结构设计
引言：众所周知，在进行高层建筑结构设计时，由于各种因素的影响，会导致高层建筑结构产生不规则性，其主要体现在：竖向自身刚度、凹凸以及局部楼板等不规则性，在保障建筑的稳定与安全性，高层建筑的不规则设计不仅可以影响着高层建筑安全的整体性，还可以提供良好的视觉效果。基于此，在建筑结构设计中，必须重视其不规则性。
1、高层建筑结构中不规则结构的种类
高层建筑结构中的不规则结构大体可分为两类：第一种是，竖向不规则结构，包括：竖向构件不连续、楼层间侧向刚度突变、楼层间承载力突变、楼层间质量突变等；第二种是，平面不规则结构，包括：扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、楼层错层等。
1.1竖向不规则结构的种类
a.侧向刚度不规则：其判断标准是，本层与相邻上层的侧向刚度比值小于0.7，或与相邻上部三层刚度平均值的比值小于0.8；上部楼层收进后的水平尺寸小于下部楼层水平尺寸的75%。
b.竖向构件不连续：其判断标准是，竖向构件不直接落在基础上，其内力通过某一层的水平转换构件向下传递。
c.楼层承载力突变：其判断标准是，层间受剪承载力小于其相邻上一层的80%。
d.楼层间质量突变：其判断标准是，楼层质量大于相邻下部楼层质量的1.5倍。
1.2平面不规则结构的种类
a.扭转不规则：其主要是按照每层楼层结构的两端所存在弹性水平位移量来进行判断，要是建筑楼层结构出现扭转不规则，那么楼层结构的水平位移量超过了平均值的1.2倍。
b.凹凸不规则：凹凸不规则是体现在利用建筑结构的投影尺寸上，并且平面结构凹进去的面积大于30%。
c.楼板结构不连续性：楼板有效宽度小于50%，开洞面积大于30%。
d.楼层错层：错层高度大于梁高（也可归为楼板不连续）。
2、不规则高层建筑结构设计的要点分析
2.1在结构中加设防震缝来减小地震造成的破坏
在建筑工程中，越来越多一些各类复杂的建筑结构，其造成的原因是：由于实际条件的限制，使其无法把平面结构设计为对称或者规则的结构，这时就需要设置适当的防震缝来把结构分解成相对简单的单一的结构个体。在设计抗震缝的过程中，如果抗震缝两侧的构件形式相差较大，或者对刚度相差较大，对地震的反映表现不同时，抗震缝的宽度设计就应该更多的考虑薄弱一侧的结构构件。
2.2采取有效措施减小建筑物相对偏心距
某种程度而言，建筑物的扭转效应与结构平面的相对偏心距应该呈线性关系。为了使结构的扭转效应得到合理的改善，使楼层的层间位移比降低，应该对结构竖向构件的平面布置进行调整，促使建筑物质心和刚心尽可能重叠。
在实际工程设计中，对初步的结构布置进行计算分析后，根据计算结果判断建筑物结构整体刚度分布，结合建筑功能需要，调整竖向构件的位置和截面，另竖向构件在平面上尽可能均匀，其中调整离刚心较远的竖向构件效果尤为明显。
2.3合理改进高层建筑结构抗侧刚度与抗扭刚度的大小
高层结构的结构自震周期和扭转效应平方值呈线性关系，为此，在高层主体结构设计时，要合理地降低建筑结构中的自震周期去削弱高层主体结构的扭转效应。
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在结构设计的过程中，需要根据具体结构的平面形式，在有效区域中科学的调节剪力墙的截面，尤其是对于那些离结构刚度中心较远的墙体，其刚度对结构扭转效应影响尤为明显；同时尽可能将结构的外圈框架梁截面刚度增大，也能有效降低结构的扭转周期。
2.4增强抗扭构件自身的抗剪力
降低建筑物在强烈地质灾害下的不安全因素，不能只依靠对结构布置的调整。当建筑物结构处于非弹性状态时，地震作用力会对建筑结构施加双向水平的受力，建筑结构会随形态的变化而发生偏心。制约构件抗剪力的重要因素为抗扭效应，如果把建筑物抗震性能纳入考考虑范围内，则应该对构件的抗剪性能加以强化，以此保障在强震影响下建筑物结构整体仍然处于弹性状态。
3.实例分析高层建筑不规则性结构设计方法
3.1工程概况
某高层建筑是一集商业、酒店及办公楼为一体的综合性大楼，建筑层数地上22层，地下2层，其中3层裙楼，结构体系为框架剪力墙结构。该工程为丙类建筑，使用年限为50年，抗震设防烈度为6度，剪力墙及框架梁柱抗震等级为二级，基础设计等级为甲级，采用高强预应力管桩基础。
3.2建筑结构平面不规则情况分析
该工程平面体型为L字型，属于平面不规则结构，竖向有立面缩进，同时层高相差较大。
初步计算结果表明：结构在地震及风荷载作用下的位移角能满足规范要求，扭转周期比第一平动周期为0.846＜0.9，虽亦能满足规范要求，但因为平面较为不规制，导致第二周期的扭转因子达到0.38，虽然不属于扭转为主的震型，但证明该结构的抗扭刚度明显不足；同时，在考虑偶然偏心情况下的规定水平力下的X向及Y向层间位移比均超过1.20，个别达到1.35，属于扭转不规则；根据初步计算结果，首层及第3层层高较高，导致首层抗剪承载力小于上层的80%，第3层刚度侧小于相邻上三层平均刚度的80%，该结构不规则处达到5项，属于严重不规则结构；2～3层为餐厅、会议室等功能空间，均需要较大的空间，导致不能布置大量剪力墙，4～12层为酒店，建筑的外立面不能布置剪力墙，13层及以上为办公楼，中间亦难布置墙体，诸多使用上的限制导致该结构难以设置较多上下贯通的剪力墙。
调整该结构的扭转位移比是结构设计中的要点，由于该结构平面凹凸不规则，两个核心筒均处在两边，刚度极不均匀，质心与刚心偏差较大，在地震作用下极易产生扭转破坏。
3.3平面不规则情况调整处理措施
a.在结构的上下两侧和L型的右下侧各设置一片较长的剪力墙，以增强结构的抗扭承载力，同时通过调整剪力墙的截面，令刚心尽量与质心重合；
b.3.3.2在L型右下部的核心筒剪力墙上开洞，削弱该处的侧向刚度从而使刚度中心向左移，接近质心；
c.减薄中部核心筒的剪力墙厚度，使结构的剪力墙更均匀，对结构扭转位移比及周期比均有较大的优化。首层层高6.5m，造成受剪承载力小于上层的80%，则通过增加剪力墙的截面厚度和混凝土强度，增加该层梁的截面来提高该层抗剪承载力。
结束语
综上所述，我国建筑市场环境发生了天翻地覆的改变，伴随着市场经济环境的迅速改变，高层建筑在面临严峻挑战的同时，也寻觅到了新的发展契机，近几年以来，我国不规则性高层建筑的规模及数量同时呈现增长的趋势。结构设计者要明确正确使用不规则性的重要意义，排除不利因素的干扰，尽最大的努力将结构中出现薄弱区域的可能性降到最低，优化薄弱区域的构造形式，提升不规则性建筑工程的建设质量。
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[4]王鑫.试分析不规则高层建筑结构设计的设计要点[J].建筑工程技术与设计，2014.
论文作者:苏金亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/22
标签：结构论文; 不规则论文; 刚度论文; 规则性论文; 楼层论文; 构件论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2017年第35期论文;