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摘要：随着社会经济的发展，人们生活水平的进步，人们对于生活质量的要求也越来越高，相应的人们的审美观也发生了变化。人们审美观念的变化，也使得高层建筑结构的不规则性得到了越来越多的体现，高层结构建筑的不规则性是对设计技术的严峻挑战。
关键词：高层建筑结构设计 不规则性 应用
引言
由于建筑平、立面的多样性、独特性需要，使得不规则建筑结构的设计越来越广泛。在建筑设计工作中一并绘制科学的分布图，这样可以避免在以后的设计和施工中产生负面影响，在设计中加强不规则性研究可以针对建筑建设中比较薄弱的环节进行一定的调整，这对于提高建筑的安全性和可靠性有着非常重要的作用。
工程概括
某办公楼地上八层，平面布置如图1所示。建筑长79m，宽22.8m，层高4.5~5.5m，建筑总高度40.5m。柱网尺寸为4m×8m、8m×8m、8m×10m。抗震设防类别为标准设防，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。该结构柱位规整，故拟采用现浇钢筋混凝土框架结构，抗震等级为三级。
图1 某办公楼标准层平面图
经初步计算，确定该建筑形体及构件布置存在如下不规则项：
（1）凹凸不规则——各层平面凹进尺寸大于均相应投影方向总尺寸的30%。
（2）侧向刚度不规则——三层的侧向刚度小于相邻上层侧向刚度的70%，
（3）楼层承载力突变——三层抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。
根据《抗规》3.4.1条文解释“同时具有本规范表3.4.3所列六个不规则类型的三个或三个以上”属于特别不规则建筑，需经过专门研究和论证，采取相应的加强措施。
为减少该结构的不规则程度，使其成为一般不规则结构，首先考虑增加薄弱层的抗侧刚度及受剪承载力。若仅采用加大柱、梁截面等措施进行加强，计算后发现三层侧向刚度及层间受剪承载力仍不能满足要求。
2.高层建筑结构存在不规则性的种类
2.1平面不规则结构
平面不规则结构的特征主要有：（1）扭转不规则，扭转的位移比大于1.2。（2）凸凹不规则，包括平面狭长、突出过细、凹进过多等。（3）楼板局部不连续，局部楼板宽度不足所在层典型宽度的一半，开洞面积大于总面积30%，有较大错层等。
2.2扭转不规则的判定
建筑结构的平面不规则性大致可以分为三种：一是平面形状不规则，也称为凹凸不规则；二是楼板局部不连续，连接较弱；三是抗侧力体系布置引起的扭转不规则。国内外的规范都是从不规则结构的震害实际调查着手，考虑地震作用的不确定性和地震效应计算的不完整性，对结构的不规则性给出判别的准则。在这三种不规则性中，平面形状不规则和楼板局部不连续的判别比较直观。而扭转不规则，是结构平面不规则最重要的控制指标，需要进行分析计算来判别。
2.3判定指标--位移比
由不规则结构的地震反应特征入手，通过分析质量和刚度平面分布，确定结构反应，计算扭转变形与侧向变形的相对大小，通过扭转位移比值来判别结构的不规则性。如果结构扭转变形太大，会造成边缘构件变形过大，进而过早地进入破坏状态，造成局部倒塌继而可能引起整体结构倒塌，这样的破坏机制难以实现整体结构的延性，对结构抗震十分不利。因此，控制扭转位移比值是需要我们高度重视的工作之一。
3.高层建筑结构设计中不规则性的应用
3.1 提高建筑物抗扭构件的抗剪力
高层建筑物的抗震设计就是达到建筑物在地震时安然无恙的效果，这单单依靠结构布局的调整是不够的，由于建筑物结构在非弹性时期内，对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象，那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能，这样就可保证建筑物在地震的时候还会处于整体弹性的状态。
3.2在建筑偏心距上的应用
高层建筑的设计问题上，对偏心距的实际使非常的重要的。偏心距一旦扩大，将严重的影响到整个高层建筑的稳定程度，但是传统的建筑方法，不能够有效的减小偏心距，只有靠减小不规则性的设计才能有效的减小偏心距。一般在不规则性的指导下减少建筑的偏心距有以下几种办法。①尽可能的减少整个建筑物位移的程度，争取在进行建筑的设计的初期，就将整个的建筑的位置进行有效的控制。②要在建筑物的结构上进行良好的布局。这样的布局呈现，不但可以增加建筑物的审美效果，并且一旦建筑物在建筑的过程中偏心距过大，还能够通过结构、平面上的不规则设计及时的减小相应的偏心距，促进建筑的正常的施工。
3.3合理设计建筑物的结构刚度
为充分提高建筑物的稳定性与安全性，应该对建筑物的关键部位的结构刚度进行合理的设计。如对于楼屋盖结构的设计，要确保其刚度既满足正常的使用需求，具有足够的稳定性，同时也要考虑到结构自身的重量、建筑物的使用功能以及施工成本问题，设定最合理的结构刚度。对于抗侧力结构的刚度设计，要确保结构能够充分发挥出其抗侧力的功能，要能够充分保障建筑物整体结构的稳定性。此外，对不同结构部位的刚度比应进行合理的设计，使其满足建筑物整体结构稳定的要求。
3.4设置弹性楼板
弹性楼板的设置对于增强不规则结构建筑物的抗震能力也有着很好的作用。弹性楼板主要应用于楼板不连续、开洞面积较大、表面凸凹不规则等情况下的楼板设计，由于刚性楼板在这些情况所发挥的抗震性能并不理想，而选用弹性楼板则能够发挥出相对较好的效果。对于弹性楼板的弹性数值也要进行准确的控制，如弹性过大会影响到建筑物的整体稳定性，弹性过小，又无法起到良好的抗震作用，因此对于弹性楼板的设计与材料选择要进行严格的把关，进而保障建筑物整体结构的稳定与安全性。
4.结论
综上所述，在高层建筑的结构上实行不规则性改良的创新，不仅能够在建筑的外观上给人耳目一新的感觉，还能够充分的满足建筑本身的功能方面的需要，还能够间接的影响到建筑结构布置的经济性和安全性。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偏心距，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[J].吉林大学.2004-10-01.
[2]辛红军.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].科技资讯.2012-04-13.
[3]范文彬；唐明忠.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].建筑设计管理.2014-06-25.
论文作者:胡功球
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/7/4
标签：规则性论文; 结构论文; 不规则论文; 建筑物论文; 楼板论文; 刚度论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;