广州珠江外资建筑设计院有限公司 广东省广州市 510000
摘要：城镇化建设进程的不断推进，促进了建筑行业的进步与发展。在此背景下，为提升城市空间利用率，实现城市环境效益、社会效益与经济效益的共同发展，高层建筑得到广泛应用，其建设规模日渐增多，建筑结构设计要求不断提升。基于此，为保证高层建筑的稳定性与安全性，提升高层建筑艺术审美性，以结构不规则高层建筑为例，从设计角度，就高层建筑结构设计的不规则性进行了分析，并联系实际，探寻了高层建筑结构设计不规则性的应用要点，以供参考。
关键词：高层建筑；结构设计；不规则性
引言：随着城镇化建设进程的不断发展以及人们生活理念的转变，不规则性结构设计已经成为当前高层建筑设计领域中的重要组成部分，有效提升了高层建筑视觉审美效果，使高层建筑成为城市空间布局与设置中靓丽的色彩。而在高程建筑结构设计中，如何保证结构不规则条件下建筑的稳定、可靠、安全与牢固成为人们关注与思考的重点。对此，有必要加强高层建筑结构设计不规则性的研究，明确认知结构不规则性的应用要点，提升高层建筑结构设计质量，保证建筑物使用的稳定与安全。
1高层建筑结构设计的不规则性
由《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002）、《民用建筑设计通则》（GB 50352—2005）可知，高层建筑是我国建筑领域体系中的重要组成部分，通常是指高度大于278m的住在建筑或建筑高度超过24m的非单层民用建筑（图1）。
图1 高层建筑
在高层建筑中结构中有对称规则与不规则性之分，与此同时，在高层建筑结构设计与施工过程中，不可能存在绝对对称现象，高层建筑结构的不规则性始终存在着，通常情况下主要表现在平面设计的不规则、竖向刚度上的不连续等方面。我国在对建筑物抗震性能相关规范中，将不规则结构的建筑分为“一般不规则”、“特殊不规则”与“严重不规则”三个等级，不同等级对建筑结构设计与施工要求也不同，需建筑工程设计师依据建筑工程项目建设要求与规定，进行全方位、多层次分析，确定影响高层建筑结构安全性、稳定性的因素，包括位移比例、建筑布局、水平偏心力等等。对高层建筑不规则性结构进行划分，可将其分为两种：一是平面不规则性结构，即高层建筑结构设计中，其平面、外形尺寸与对称规则要求的高层建筑不相符。例如，建筑物结构平面凹进尺寸（如高层建筑客厅降板尺寸）超过投影方向总尺寸的30%，则可判断为该建筑结构为平面凹凸不规则结构；当建筑工程项目中国最大层间位移大于建筑物两边位移标准1.2倍时，可判断该建筑结构为平面扭转不规则结构[1]。二是竖向不规则结构，竖向不规则性是高程建筑结构设计中普遍存在的问题，主要表现在侧向刚度不规则、竖向抗侧力结果不连贯、建筑楼层荷载承载力突变等几方面。例如，某高层建筑结构中，其侧向刚度参数与相邻楼层相比，超过70%或与上一楼层相比结构抗剪力强度要小于80%，则表明该建筑存在竖向不规则性问题。
2高层建筑结构设计不规则性应用要点
在高程建筑结构设计中，针对高层建筑结构不规则性，建议根据建筑工程项目建设要求与国家过关规定与技术标准，从高程建筑结构设计不规则性应用要点出发，进行实践。
2.1科学降低高层建筑结构设计中偏心距
实践经验归纳与总结发现，在高层建筑结构设计过程中，高层建筑结构偏心距与高层建筑平面扭转效应之间存在线性关系。对此，为进一步提升高层建筑结构稳定性，改善高层建筑平面不规则问题，应对建筑结果偏心距进行科学设计，实现偏心距的有效降低。某高层建筑为综合性“框架—剪力墙”结构建筑，建筑总面积约为45000m2，建筑高度约为94.5m，建筑平面形态为Z字型，属奠定的平面不规则性结构。在建筑工程项目结构设计中，初步计算表明，建筑结构在地震作用与风荷载作用下，其位移角度虽然在规定要求范围内，但是在第二周期中，其扭转因子超过了0.34，扭转位移比X向超过0.35，存在严重的扭转效益。对此，应进一步明确建筑结构的刚心与质心，并根据建筑要求与有关经验，进行周期比、扭住位移比的科学调整，用以保证建筑结构抗侧力设计的科学性与合理性，降低扭转效应的产生[2]。
2.2从实际出发，科学选择结构抗侧力体系
在高层建筑结构设计中，结构抗侧力体系的科学选择对提升高层建筑，尤其是复杂不规则性建筑的安全性、稳定性、可靠性具有积极影响作用。通常情况下，在进行结构抗侧力体系选择时，需从实际出发，把握结构体系选择要点，如建筑高度、建筑结构体系各构件布局情况等，进行实践。例如，当建筑建设高度为100m以内时，框架结构、框架一剪力墙结构、剪力墙结构实用性、适应性更强；建筑建设高度在100m~200m时，剪力墙、框架一核心筒结构实用性、适应性更强；当建筑高度超过200m时，则侧重于应用框架一核心筒、框架一核心筒一伸臂、筒中筒等结构体系。与此同时，当确定结构体系后，在结构设计过程中需注重结构体系之间的对称与统一，实现结构构件的科学调整，实现结构薄弱环节的有效防护。以框架—剪力墙结构体系的不规则高层建筑为例，针对建筑结构薄弱环节，可通过在结构体系配置剪力墙，提升建筑附近结构构件抗承载力；对建筑核心筒进行合理卡东，改变核心筒偏心距；适当增加各层柱截面与墙体厚度等方法，减少建筑结构存在的不规则项，使结构更为连贯、统 一、对称。
2.3做好建筑结构抗震措施
在建筑结构设计过程中，需结合工程实际情况与建设需求，采取行之有效的抗震措施提升结构抗震性能。例如，某建筑为复杂高层建筑，其抗震防裂度要求为6度，结构抗震等级要求达到二级，建筑为地下两层，地上24层，其中四层为底部裙房。在结构设计过程中，对建筑抗结构进行综合分析，在建筑允许的情况下，通过适当增加建筑剪力墙厚度；加强建筑结构薄弱处配筋比，如在凹角处增设一定的斜线钢筋；在薄弱层配置抗震层等方法进行建筑结构抗震性能的提升，保障该建筑物结构稳定性。
结论：总而言之，在高层建筑工程项目设计与施工中，经常会遇到建筑结构不规则性问题，并在一定程度上对建筑主体结构的稳定性与安全性产生影响，影响高层建筑使用效果，制约高层建筑社会效益、经济效益以及环境效益的协调发展。对此，相关设计人员在高层建筑结构设计过程中，需对结构设计不规则性具有明确的认知与了解，并结合实际建设要求与有关技术标准，降低不规则性对建筑结构存在的不利影响，从而促进高层建筑优化发展。
参考文献：
[1]李祖维.高层建筑结构设计不规则性的研究和应用[J].建材与装饰,2018(20):134.
[2]吴维喜.高层建筑结构设计不规则性的实际应用探索[J].四川水泥,2018(05):79.
论文作者:田宇强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：规则性论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 不规则论文; 《防护工程》2018年第16期论文;