王娟
（江阴市建筑设计研究院有限公司，江苏，江阴，214400）
【摘 要】随着城市建设的发展，高层建筑越来越多，不规则结构平面高层建筑大量出现在我们的视野里，如何加强此类建筑的抗震设计和稳定性设计是需要重点考虑的内容，为此，本文就不规则性高层建筑结构设计的相关内容进行了探析，以此提高此类建筑的安全性。
【关键词】平面不规则；高层建筑；结构；设计
引言
对高层建筑结构进行设计的过程中，必须重视其平面布置的规则性。一旦高层建筑平面设计不规则，很容易造成安全事故的产生，这主要是因为一旦结构不规则，高层平面质量中心和刚度中心将无法集中在一点，最终结构将会产生扭转现象。更为严重的情况下，将直接破坏结构的稳定性。所以，对此课题进行研究具有较强的现实意义。
一、平面不规则性的高层建筑结构设计特点
1、在高层建筑结构设计中，水平力是其中重要的影响因素
一般在对高层建筑进行结构设计时，必须将结构竖向荷载因素放在首要位置分析。相关资料显示，结构自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，与建筑高度的一次方成正比；然而，水平荷载对结构产生的影响是十分不同的，其主要是与建筑结构高度的两次方成正比。换个角度思考，如果建筑物的高度达到要求，则竖向荷载将会变成一个定值。相对于作为水平荷载的风荷载和地震作用，它的数值变化较为特殊，其主要随着结构动力特性的变化。
2、降低高层建筑自身的重量
在具体的施工过程中，减轻高层建筑自重显得尤为重要。依据笔者的工作经验，得出一个结论:地震效应与建筑的重量成正比。根据以上关系，可以发现降低房屋自重是提高结构性能的最佳途径。如果增大高层建筑的重量，那么其结构承受的地震剪力将会越大，地震作用倾覆力矩越大。与此相对应，最终将导致附加弯矩加大，降低高层建筑的使用性能。
3、侧移与建筑物的高度的关系
随着高层建筑的兴起，结构侧移日益成为影响高层结构设计的重要内容。除此之外，由于建筑物的高度在增加，导致新的建筑形式和结构体系不断涌现，一段时间后侧向位移将会明显增大。综合以上因素分析，在设计结构时，必须重视抗侧刚度因素。
二、高层建筑结构不规则性的相关问题
1、高层建筑结构的对称性及均匀性的体现
1.1在实际操作中可以发现，高层建筑主体抗侧力结构沿两个主轴方向的刚度几乎接近一致，并且它的变形特性十分相同。在具体的设计过程中，由于高层建筑结构大多为三维空间，所以导致其地震、风荷载的方向比较随意；实践证明，只有两个主轴方向的刚度相对较好，抗震抗风的效果则更优越。
1.2这集中体现在，高层建筑主体抗侧力结构沿竖向断面构成变化，必须防止其产生突变。简单地说，即保持其主体结构剪切刚度的稳定性。采用这种高层建筑，可以防止薄弱层受到损害，进而影响到整体结构的完整性，特别是对于强震区的一些建筑物而言。
1.3在对高层建筑主体抗侧力结构进行设计时，必须保持同一主体方向的刚度均匀，防止其主体结构出现某片刚度较大的情况，对结构延性造成不利影响。满足以上要求，则可以使水平荷载作用下的应力分布相对合理，才能实现高层建筑结构不规则抗震延性的目标。此过程中有一点必须引起足够重视，即中央核心与周边结构的刚度的协调能力，这对于主体结构的抗扭刚度有着直接关系。
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2、荷载的传力直接
垂直荷载的定义容易被理解，它是一种恒荷载，产生于建筑物本身和它的楼层、屋面。这是建筑结构中最为基本的一种荷载力，它对建筑物的作用时间长，通常在建筑物结构中，垂直荷载的传力主要是指楼屋盖梁板垂直荷载的受力点、线、通过楼屋面板、梁将垂直荷载传递到竖向构件墙、柱，最终由墙柱逐层传递到基础。一般而言，风荷载是常见高层建筑结构中必不可少的水平荷载。另外，高层建筑结构不能超过风震加速度的最大额度，这是为了避免造成建筑物的振动过大，直接影响到其使用效果。
3、结构的刚度
3.1楼屋盖结构的合理刚度是指楼屋盖板断面尺寸要选择合理，布置适当。如果楼屋盖结构的刚度过小，就会造成梁板变形过大，影响美观，也容易造成地面装修门窗损坏，如果楼屋盖结构的刚度过大，梁板断面大，结构自重增加，结构占据的空间过大，也就会影响到建筑的使用，同时将增加建筑物的成本。
3.2主体抗侧力结构的合理刚度
主体抗侧力结构的刚度是高层建筑结构设计的重要指标之一，主体抗侧力结构的刚度要满足规范规定的水平位移、整体刚度、强度延性的要求，保证高层建筑结构能正常工作，这是高层建筑结构主体抗侧力结构的刚度的下限值，必须满足。但是要特别指出的是，高层建筑结构抗侧力结构的刚度不应该过大。
三、扭转效应产生的原因分析以及控制
1、原因分析
1.1外界因素
地震波通过地面时的运动是一个复杂的过程，这主要是因为它各点的周期和相位存在较大差异。地面质点间运动是不相同的，所以能够使地面的每一部分在产生平动分量的同时，也产生转动分量。这种转动分量将会导致结构出现扭转振动和扭转效应，与结构的对称性没有直接关系。
1.2建筑结构本身的因素
对建筑物结构进行抗震分析时，普通的工程是把这个结构视为一个平面模型，对其主轴方向分别计算。某种意义上说，它的分析方法是具有一定的局限性，一般是针对质量中心和刚度中心相重合的建筑结构结构而言的。然而，相反的情况下，采用平面模型的方法就无法适应实际需求。究其原因，可以发现地震时，质量中心的惯性力将对刚度中心产生扭转力矩，使得建筑结构产生扭转耦连的空间振动。
2、扭转效应的控制
对于高层建筑平面不规则结构设计而言，其有关扭转不规则的条款和控制指标为位移比和周期比。同时，偶然偏心距也是影响结构设计的一个重要部分。在控制周期比时，必须观察建筑的自身性能，进行这项工作的主要目的是为使结构的抗扭刚度符合有关标准。而位移比的规定则是与前者存在较大差别，它是通过另一个侧面来反映结构的规则性、对称性，以及质量刚度能否符合规定。在一些制度中，采用这两个指标的重要原因是结构的刚心和质心位置无法直接通过定量计算得出。此过程中，可以明确地指出一个问题:仅仅只从位移比来判断结构为扭转规则或扭转不规则的方法不够科学。
3、高空作业
在不规则建筑工程的施工过程中，特别要注意控制高空作业，而在高空作业中就必须将人员、材料、制品、机具设备等的垂直运输工作切实的做好。在施工的整个过程当中，必须注意做好高空安全保护、通讯、用电以及用水等诸多问题，施工现场应当注意将安全意识提高，最大限度的避免高空物体坠落所带来的损失。
4、培养技术性人才
要想将不规则建筑工程施工的技术水平提高，那么就离不开人才这一重要基础要素。为了能够有效的研究、分析及应用不规则建筑工程施工中的各项先进技术，那么就必须切实的加大发现、利用和培养建筑施工行业技术人才的力度。要想加强技术人才培养，那么就应当将技术管理加强，以便于提升技术水平。在培养建筑专业人才的同时，还应当强化及重视建筑行业专业人才的继续培训和继续教育，进而提高施工技术水平。
结束语
不规则建筑结构设计的特点，探析不规则建筑结构不规则性的有关问题，指出不规则建筑平面不规则结构设计应该考虑的内容，重点分析其扭转效应对结构设计的影响和应注意事项，具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]张卓．浅谈不规则建筑结构设计要点［J］．现代经济信息，2009，(14)
[2]王璐颖．不规则建筑结构设计与表现［J］．科技致富向导，2010，(29)
[3]钟勇华．浅谈不规则建筑结构设计［J］．中国高新技术企业，2009，(24)
论文作者:王娟
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年8月供稿
论文发表时间:2015/12/2
标签：结构论文; 刚度论文; 荷载论文; 不规则论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 《工程建设标准化》2015年8月供稿论文;