西北综合勘察设计研究院 陕西省西安市 710002
摘要：随着建筑技术的提高，越来越多不规则的建筑出现在城市中，如2008年北京奥运会的鸟巢，就是一个非常不规则的建筑。不规则建筑有它独自的欣赏价值，但在美的同时安全同样重要，所以，本文就建筑结构设计不规则性进行相关研究，希望给读者有所帮助。
关键词：建筑结构；设计不规则性；研究应用
1关于高层建筑不规则性结构设计的现状与意义
1.1高层建筑不规则性结构设计的现状
在最近几年时间当中，我国科学技术日渐完善，建筑行业蒸蒸日上。同时城市规模也在不断的扩大，居民对建筑的要求非常高，为了能够与时代要求适应，相关设计人员在对高层建筑进行设计时，就必须要打破传统对称、规则的思想，在实际建筑过程中渐渐使用不规则建筑，利用不对称与不规则结构或外立面造型进行高层建筑给人以视觉上冲击，从而给广大民众带来巨大的影响。
1.2高层建筑不规则结构的意义
伴随着我国建筑技术的不断进步，在高层建筑当中对不规则性结构进行有效利用，能够使城市具有独特魅力，受到广大民众的认可与欢迎，所以高层建筑不规则性结构有十分深远的意义。但是高层建筑不规则设计有一定难度，所以相关人员在实际设计过程中必须要慎之又慎，从而确保不规则性结构设计科学合理。
1.3不规则建筑的结构类型
不规则建筑主要是指平面和立面的外形尺寸不满足规则建筑的要求，建筑的构件布置以及强度对称都不满规则建筑的要求的建筑。现阶段，高层建筑的不规则类型主要有三种，第一种是建筑平面的不规则，第二种是建筑竖向不规则，最后一种是建筑本身不规则。
1.3.1平面不规则结构类型
1）扭转不规则：判断标准是每一楼层自身最大的弹性水平位移大于该楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍，或者是最大的层间位移大该楼层两端层间位移平均值的1.2倍。
2）凹凸不规则：判断标准是建筑结构平面凹进一侧的尺寸大于其投影方向上总尺寸的30%。
3）楼板局部的不连续：判断的标准是楼板的尺寸以及平面刚度发生急剧的变化。
1.3.2竖向不规则结构类型
1）侧向刚度不规则：判断的标准是该楼层的侧向刚度值大小小于与其相邻上一楼层的70%，或者小于该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，排除顶层不算，楼层局部收进的水平向尺寸大于其相邻下一层的25%。
2）竖向抗侧力构件不连续：判断标准是竖直方向上的抗侧力构件的内力通过水平转换构件而向下传递。
3）楼层承载力突变：判断标准是层间的抗侧力结构的受剪程度小于其上一层的80%。
楼层间质量突变：判断标准是楼层质量大于相邻下一楼层质量的1.5倍。
1.3.3建筑本身不规则
建筑结构本身的不规则主要受到建筑楼层质心偏移、建筑施工限制以及建筑结构刚度退化等众多问题的影响。当建筑的结构自重和荷载的实际分布存在变化时，会导致建筑质量重心和建筑结构几何中心难以重合，最终使得建筑结构质心出现偏移。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，建筑本身的不规则还会受到施工技术、施工材料以及施工构件尺寸的影响，这些因素的出现会导致建筑结构出现扭转反应。
2在设计不规则性建筑结构时遇到的主要问题
2.1无法对建筑空间进行充分合理的利用
不规则的建筑结构势必会影响建筑空间的利用效果，因此设计人员要对建筑空间进行合理的布局安排。例如在进行一些高层建筑的设计时，很多设计人员为了提高不规则建筑结构的抗侧刚度，采用了设置避难层或设备层的方式来控制其结构刚性。但是在实际的设计方案中往往将设计的注意力集中在了某一构件的设计上，对建筑结构的整体空间利用缺乏全面的考虑，降低了建筑空间的使用效率。
2.2不规则结构会影响建筑的设计刚度
建筑结构的刚度设计主要体现在对楼层盖以及建筑主体结构的抗侧刚度的设计中。但很多设计人员在实际的设计中没有严格遵守建筑构件的设计规范，刚度设计不合理，对不规则性建筑结构的抗扭抗侧刚度造成了严重的影响。
3高层建筑结构设计中不规则性的应用
3.1高层建筑结构设计中降低相对偏心距
经过大量实践可以发现，设计高层建筑不规则结构的时候，相对偏心距和扭转效应存在一定线性关系。想要有效降低设计高层建筑不规则结构的扭转效应，并且尽可能缩小楼层位移比，应该合理调整布置建筑的平面结构，保证能够具备更加类似的刚心位置和构架质心。实际建筑施工过程中，初步计算分析刚度结构，合理调整不符合规范的不规则建筑结构平面设计，依据初步计算结果可以有效确定设计建筑结构的刚心和质心。有机结合以往经验和相关资料数据，来准确分析和判断设计建筑结构的刚度，在比较原理质心的位置，适当提高或者降低构件抗侧力。
3.2提高高层建筑结构周边抗扭转构件的抗剪力
高层建筑结构在受到双向水平地震作用的时候会因形态的改变而出现偏心的现象，会给建筑整体带来损坏。因此可以根据抗震规范及建筑结构抗震性能，合理提高高层建筑结构周边抗扭转构件的抗剪力，增加抗剪强度，使整个高层建筑结构在受较大外力的作用下，仍然具有回弹的性能，从而减少偏心现象的发生。
3.3改进高层建筑结构抗侧刚度
高层建筑结构的自我振动周期平方值和扭转效应是呈一定的线性函数关系的，因此要想降低建筑结构的扭转效应，就应该合理改进高层建筑结构的抗侧刚度。在设计建筑剪力墙的过程中，在有效区域内要科学合理的调节墙体的长度、厚度，要改善高层建筑主体结构的抗扭刚度，降低高层主体结构的自我震动周期，从而降低扭转效应。
3.4在高层建筑中加入防震缝
防震缝主要是针对一些外形较为复杂，结构不规则的建筑而设置，通过防震缝将建筑分成形体简单、结构规则的建筑物。除此之外，设置防震缝的主要目的是提高建筑物整体的抗震性能。防震缝的设计主要是采用双墙和双柱的建筑模式，通过建筑的基础面来加强建筑中整体高度，在实际施工过程中，防震缝的最小尺寸应该保持在五十到一百毫米之间。利用在防震缝的两侧建立的墙体，将建筑物分成不同的独立单元，保证每个独立单元的体型简单且结构均匀，就能够在一定程度上提高高层建筑的防震性能。如果遇到建筑物主体结构极其复杂，不能够设置防震缝的时候，就要采取相应的措施对建筑物中容易受损的部位进行加强。比如某地区的建筑，在施工过程过程中，因为建筑主体较为复杂，无法设置防震缝，面对着何种情况，该工程团队选择对该建筑进行全面的抗震性能检测，针对检测中存在的问题和缺陷，采用加强该建筑的刚度结构等方法，保证该建筑的整体坚固程度，进而在不规则建筑结构的情况下，也能够保障该建筑物的稳定性能。
4结束语
总体而言，建筑结构设计的不规则性问题，可通过合理设计结构偏心距、调整抗侧刚度与抗扭刚度大小以及实现防震缝设计的科学合理性等，来进行控制解决。事实证明，建筑工程项目的结构设计在采取上述措施方法后，有效降低了不规则性结构设计的不稳定性影响，从而在很大程度上提高了建筑结构整体的作用稳定性发挥。因此，相关建设人员应将其重视起来，进而满足建筑行业未来的发展方向需求。
参考文献：
1]金鑫.与高层建筑结构不规则性有关的核心问题分析[J].科技信息，2012（35）:371.
[2]徐晓红.某体型不规则建筑的结构选型及抗震设计研究[J].广东土木与建筑，2015，22（06）:9-11.
[3]翟麦富，陈杨，张晓东.不规则建筑结构地震反应分析与性能评估的研究[J].价值工程，2010，29（09）:162.
论文作者:杨擘
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/17
标签：不规则论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 刚度论文; 规则性论文; 结构论文; 高层建筑论文; 《防护工程》2018年第16期论文;