关键词：高层建筑；结构设计；不规则；应用
一、不规则性建筑结构在我国的发展现状
我国建筑行业随着社会经济、技术的发展而不断发展，高层建筑成为建筑行业发展的必然趋势，人们对高层建筑工程提出更高的要求，不仅要求其外形美观，还要求其质量与整体性达到要求。所以必须要在原有建筑工程的设计理念上不断创新，探索出一套新的设计理念，设计出美观的、优质的建筑产品。在现代化社会发展中，人们的生活方式发生巨大的变化，越来越多的不规则建筑结构出现的城市中，但是这种结构的设计确是设计者所面临的最大难题。
二、高层建筑结构设计不规则性的划分
建筑设计的不规则构架被依据抗震规范，被划分为三个等级：一般不规则、特殊不规则、严重不规则，其中严重不规则这一类别中包括平面不规则和竖向不规则两种不规则结构形式。
1.平面不规则结构
平面不规则结构包括凹凸不规则、楼板局部不规则、扭转不规则三种不规则形式。影响这些不规则形式的因素有平面刚度偏心、平面质量偏心、平面强度偏心。其中平面刚度偏心中，垂直荷载作用方向的平面外刚度与与荷载作用方向一致的平面内刚度，由于设计与实际的不符，导致平面刚度的降低[1]。平面质量偏心多数出现在不同尺寸的界面结构构件这一环节上，在计算每一楼层的偶然偏心质量单向水平地震情况时，与地震作用方向上的投影长度有重要联系，这时的刚度计算公式为：Ki=Vi/△Ui（其中Vi表示需要计算的楼层的剪力，Ui表示需要计算的楼层的层间位移。）平面强度偏心是由于混凝土的配置、钢筋使用型号、钢构件等的不确定性，导致设计结构与实际强度之间产生一定差距。
2.竖向不规则结构
竖向不规则结构主要表现在楼层承载力突变、侧向刚度不规则、不连续竖向抗侧力这三个方面，在高层建筑结构设计中普遍存在，例如，在进行高层建筑设计结构的过程中，采用上下粗、中间细的结构形式，这种结构形式能够在一定程度上增强楼层的承载力，但如果不能详细研究、分析竖向不规则结构，会严重影响整个建筑的结构效果。
三、高层建筑结构设计中不规则性的应用
大量的研究数据显示，在遭受地震、泥石流等外界自然环境灾害时，不规则的高层建筑往往更加不稳定，在自然灾害中遭受的破坏更大，质量和刚度偏心、抗扭转刚度太弱等缺点直接导致其稳定性不如普通的规则建筑。扭转效应对高层不规则建筑的破坏性最大，在高层不规则建筑的设计施工中需采取相应的措施来，降低高层建筑结构平面的不规则性，间接消除高层建筑结构扭转效应。
1.降低高层建筑结构的相对偏心距
大量的研究数据表明，扭转效应与相对偏心距之间存在着线性关系，想要降低扭转效应对高层不规则建筑的稳定性的影响，可以从减小相对偏心距来考虑。在施工过程中可以缩小不同楼层之间的位移比，继而确保整个建筑的质心和刚心的位置不会偏移太多。受制于实际施工中各种因素的影响，前期计算的结果也未必是准确的，需要边施工边进行各种分析，调整建筑平面的不规则性布置，由此得到准确的质心和刚心的位置。如果无法通过减小楼层之间的位移比来将质心和刚心拉近距离，则需要在距离质心较远的位置增加抗侧力构件。
2.调整高层建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度
高层不规则建筑的扭转效应与结构周期比的平方之间存在线性关系，想要降低扭转效应对高层不规则建筑的稳定性的影响，可以考虑减小平动的周期。具体的施工措施有：加长或加厚周边的剪力墙、在结构的边缘增加拉梁、增加周边连梁的刚度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于各种手段的合理运用，能够在一定程度上弥补高层结构建筑扭转效应的不良影响。
3.提高周边抗扭构件的抗剪力
高层不规则结构建筑在发生地质灾害时稳定性不够，受到的伤害比较大，其根本原因是因为抗扭组件的抗剪力不够，即组件自身的强度不够。在外界条件剧烈变动的情况下，如狂风、地震，高层不规则建筑水平方向的应力会急剧改变，此时可能导致建筑自身的结构发生一定的变化，上层建筑向着某一方向出现了微小的位移，就会导致建筑结构的偏心，偏心程度过大就会对建筑结构自身造成永久性损伤。为了保证高层不规则建筑在外界条件变动的情况下仍能保持自身结构的稳定性，不仅需要依靠结构的调整和布置，还需要强化抗扭组件的抗剪能力，让建筑物产生弹性形变，以此提高建筑整体的稳定性。
4.对超限不规则建筑进行抗震超限审查
由于建筑使用功能要求，当采用不规则建筑变成不可避免时，则结构师在设计过程中，需要对结构的不规则项进行定性、定量判断，针对不规则项进行验算及采用加强措施。结构是否超限可以由住建部下发文件《建质[2015]67 号》判定。在小震作用下补充弹性时程分析，根据弹性时程分析结果调整传统 CQC 法的楼层剪力，并补充设防地震及罕遇地震作用下的弹塑性分析。弹塑性地震分析有静力弹塑性及动力弹塑性（弹塑性时程分析方法）等方法，设计时应根据建筑高度、结构不规则程度及结构自震周期等选择合适的方法。以作者设计的番禺祈福新邨某高度为170m 的超高层建筑为例，由于楼高超过 B 级建筑高度限值，并且存在多项不规则项，设计中我们采用了小震下的弹性时程分析，中震及大震采用了等效弹性分析，并且对楼板应力进行验算，最终通过了超限高层抗震专项审查。
5.关键结构设计
（1）上部结构斜柱、斜框架设计
在设计过程中进行平面框架计算时，由于存在倾斜柱，这就导致原则框架梁方向会出现相应的走向应力，因此在设计过程中，应力的控制需要设置两根支柱，并且通过软件对相关的结构内容进行计算。
在对前者计算的过程中，需要对自身框架受力变形的大小进行考虑，同时在内力较大的时候，将计算出来的结果投入到设计当中，从而能够将安全性以及稳定性提高。
本工程在空间模型之中，由于存在很大的平面刚度楼板，这就导致各个框架之间产生相互的作用，对分布的水平应力产生影响，因此需要对其重新进行分布处理。
（2）抗倾覆设计
在设计过程中，通过相关研究可知，本项目从三层开始U 型形态。并且整体结构在通过倾斜框架后倾斜了九度，同时从五层开始该平面由45度角开始向外收缩。由于结构出现了像上外移的情况，在一定的程度上增加了倾覆力，所以，为了全面的将抗震设计水平提高，在实践过程中可以采取以下的措施进行控制。
第一，需要对上部结构的拉结，以及倾向框架，抗震构造进行强化，并且在设计过程中对各方面产生的影响因素进行考虑，以保证金协助能够处于协调的状态。
第二，做好上下层的连接控制，通过45度的斜屋面，将携相框结构构架结合，保证主体结构之间能处于上下连接的状态，以达到建筑结构受力的效果。
第三点需要做好上部结构抗倾覆钙的平衡点控制，在设计过程中，需要做好新协力的整体计算，在全面的了解倾斜力度，结构产生的影响基础上，做好地下室顶板的整体配筋以及相关的处理调整。
结语
在建筑工程建设过程中，建筑结构的设计是难点，尤其是对当前不规则建筑结构的设计。在对其进行设计的过程中，设计人员一旦失误会导致其模板工程、结构的布置及薄弱环节造成严重的影响。通过对高层建筑不规则结构设计的应用分析，希望可以给相关设计人员提供参考性依据，在设计中保证建筑结构的造型与质量。
参考文献：
[1]陈华新.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].建材与装饰，2015，50：67-68.
[2]谢志雄，王灯雨.高层建筑结构设计不规则性的研究[J].住宅与房地产，2015，28：138.
[3]邵伟，惠秋景，朱小溪.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].现代国企研究，2015，06：102.
论文作者:迟鲜旭
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/24
标签：不规则论文; 结构论文; 建筑论文; 刚度论文; 偏心论文; 建筑结构论文; 平面论文; 《防护工程》2019年第1期论文;