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摘要：在工程中，由于会考虑各种不同的环境、条件等，导致建筑物不可能绝对的规则和对称。不规则的建筑结构会引起结构在水平方向上的偏心侧力，而进一步产生一定的扭转变形，不利于结构的抗侧力，同时也会导致成本的较大增加。所以设计者需要尽可能的将建筑结构物设计为对称、规则的以便提高建筑物本身的一些结构性能。
关键词：高层建筑；结构设计；不规则性
1.高层不规则建筑的发展现状
随着城市的不断扩建，建筑设计者们为了迎合城市建设的发展需求，他们已经逐步更新了自己以往建筑物必须要对称、规则的观念，他们正试着建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑，如非对称、不规则的建筑结构物。随着人们的观念的转变，现如今大城市中出现了许许多多的复杂体型和不规则结构，这种趋势在某种程度上代表了我国以后建筑的发展方向。
虽然这些不对称、不规则的建筑结构给城市增添不少亮丽的风景，如下图1中的央视大裤衩建筑，但是它们的设计与建造却给结构设计人员以及施工人员带来了严峻的考验。
图1 央视大裤衩建筑
2.高层建筑不规则结构的分类
2.1竖直方向建筑物的不规则
2.1.1竖向抗侧力部分构件的不连续
高层建筑物中竖向抗侧力部分构件不连续的判断标准即在竖直方向上的部分抗侧力构件自身的内力借助水平转换构件使之向下传递。
2.1.2侧向刚度结构不规则
高层建筑物中侧向刚度结构不规则的判断依据是本楼层中侧向刚度取值是否小于本楼层上面一层该值的百分之七十，或者小于本楼层上面相邻的三个楼层该值平均值的百分之八十，那么除去顶层不计算，则楼层局部收进的水平方向数值不小于与本层相邻下一层的百分之二十五。
2.1.3楼层质量以及承载力的突变
高层建筑物楼层之间是否质量突变，其判断标准是本楼层的质量大于与其相邻的下面一个楼层质量的二分之三倍。而判断承载力是否突变的标准是楼层之间的抗侧力结构抗剪力数值小于与其相邻的上一层该值的百分之八十。
2.2水平方向建筑物的不规则
2.2.1楼板局部产生不连续
高层建筑物楼板局部产生不连续的判断依据是本层楼板设计尺寸与平面刚度是否发生急剧突然的变化。
2.2.2楼板凹凸不规则
高层建筑物楼板凹凸不规则主要是判断其结构平面凹进一侧（如厨房、卫生间的降板）尺寸会大于该楼板投影方向上面总尺寸的百分之三十。
2.2.3楼板扭转不规则
高层建筑物楼板扭转不规则的判断依据是本楼层弹性水平位移的最大值要大于其两端处弹性水平位移的平均值的1.2倍，亦或是本楼层最大的相邻层间位移要大于其两端处的层间位移的平均值的1.2倍。
3.不规则性高层建筑结构的设计方法分析
3.1减少建筑的扭转效应
相关技术研究表明：在地震中，那些平面不规则性高层建筑更易受到破坏，因为不规则性高层建筑其刚度偏心、质量、承载力、抗扭转度过于脆弱，所以，稍有风险，其稳定性就面临挑战。其中，扭转效应对建筑结构的破坏作用是最强的。因此，在进行高层建筑不规则性设计时，需要对建筑结构的扭转效应加以限制，防止建筑物内部出现较大程度的偏心状况给建筑带来的破坏。
目前，常用的限制扭转效应的措施有：对建筑结构平面布置的不规则性严加限制，
这样才有可能避免产生过大的偏心，进而限制扭转效应的出现；在可能范围内提高建筑结构物的扭转刚度，防止建筑物过于脆弱，有效减少建筑物内部结构的扭转效应。
3.2减小建筑结构构件的相对偏心距
建筑结构的扭转效应与相对偏心距是呈线性关系的，因此，通过调整建筑结构的平面布置改变建筑结构的质心和刚心，使之最大程度地接近，可以有效缩小楼层的位移比，进而改善建筑结构的扭转效应。通过长期的工程实践得出的有效减小建筑结构偏心距的常用方法有：先通过准确的初步计算，找到结构的刚心和质心，调整建筑结构平面布置的不对称性，运用有关数据，判断建筑结构的实际刚度分布，最后适当增减偏离质心的抗侧力结构构件。
3.3优化建筑结构的抗扭刚度与抗侧刚度之比
相关研究表明：高层建筑物内部结构中扭转效应和结构周期之比的二次方基本成一种线性的关系。所以，在建筑物结构设计时，适当减少建筑物的结构周期，可以增加建筑物周边连梁的刚度。如，在做剪力墙时，在条件允许的情况下，尽量加厚剪力墙的宽度和厚度，尤其是那些距离刚心比较远的剪力墙，更要采取必要的加护措施。一般来说，加大结构抗扭刚度的做法是在建筑结构边上增设拉梁，并尽量缩小建筑结构的扭转周期，以上方式都可以达到增加周边连梁刚度的目的。
3.4合理增强高层主体结构边缘构件的抗剪强度
如果仅仅局限于协调高层建筑主体结构的协调分布，就不能达到良好的设计效果，一旦出现较大额外力作用，其主体结构就会受到不可逆的破坏。通过相关科研人员不断深人的研究，发现如果高层建筑长期处于非弹性阶段，一开始有规则的建筑在受到多重地震作用影响下就会因变形而出现偏心的问题。要保证高层主体结构具有很强的抗震性能，就应该合理增强边缘构件的抗剪强度，这样整体结构即使受到较大的外力作用，仍然在自身弹性作用的影响下，回复正常状态。
3.5较小地震带来的破坏，设置防震缝
在实际工程中经常会遇到平面形状比较复杂的建筑结构，由于受到条件的限制导致不能把平面结构布置成规则的结构，此时便可以通过设置一定的防震缝将结构分成比较简单的结构单元。在工程中适当的设置防震缝是十分有必要的，如：①需要设置抗震缝两侧的结构体系迥异或地震反应效应显著不同时时，抗震缝的宽度便需要考虑不利一侧的结构；②当相邻建筑结构的基础沉降量较大时，可以设置兼做沉降缝的抗震缝。
结束语
总之，高层建筑物的实际设计过程中，为了不影响建筑后续的建模、布置、施工，就要对建筑结构的不规则性合理判断，这样才能确认建筑设计的安全性、经济性、合理性。在结构设计的时候需要重点考虑建筑物的薄弱楼板或构件，在强化的同时不断控制减小，这也是今后高层建筑结构设计中对不规则性研究所要解决的重要问题。
参考文献
[1]安志宏.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[D].吉林大学.2013.
[2]魏永智.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].民营科技.2014.
[3]辛红军．高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J]．建筑科学.2012.
论文作者:李旭明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/7
标签：建筑结构论文; 结构论文; 规则性论文; 建筑物论文; 不规则论文; 刚度论文; 楼层论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;