关键词：高层建筑；不规则；结构；设计
1不规则结构主要特征
1.1平面不规则
当位移比在1.2以上时，为扭转不规则。对于凹凸不规则，主要指下列三种情况：平面狭长，当抗震设防烈度在Ⅵ~Ⅶ度时，长度与宽度之比超过8.0，当为Ⅷ度设防时，长度与宽度之比超过5.0；凹进过多，其一侧尺寸比投影方向上的尺寸大35%；凸出部分太细，长度与宽度之比超过2.0。如果楼板在局部没有保持连续，则也属于平面不规则，包含以下几种情况：开洞凹入以后，楼板上有效宽度比典型宽度的一半小；楼板上开洞的面积超过总面积30%；平面形状为细腰形；楼层错层较大。
1.2竖向不规则
对于侧向刚度，当有以下几种情况时，为不规则：该层的侧向刚度比与之相邻的上层侧向刚度小70%；上部楼层收进处和室外地面之间的距离超过建筑高度1/5；上部楼层向外挑出，而下部楼层实际水平尺寸比上部小90%；在结构顶部，由于取消了墙、柱而产生空旷的房间。设置于竖向的抗侧力构件未能连续：构件中的内力从水平转换构件不断向下传递。楼层的承载力发生突变：对于A级高层建筑，其受剪承载比不足0.8；对于B级高层建筑，其受剪承载比不足0.75。
1.3超规范结构
主要包含三种：超高结构，即结构的高度超出规范允许的最大高度；超限结构，即结构的限值超出规范允许的最大限值；新型结构，即运用新技术、材料或工艺施工而成的结构，这种结构通常规范都没有提及。对于超规范结构，因其限值超出规范允许，或与规范的规定相违背，或根本没有规范条文，也没有经验可以借鉴，所以无论平面或立面的设计布置是否达到规则，均属于不规则结构，在设计中严格审查，保证设计合理性。
2高层建筑不规则结构形态分析
2.1平面内的不规则结构
平面内不规则结构设计有几种典型体现方式，首先会看到的是扭转不规则高层建筑结构。这类建筑体是指建筑每层自身的最大弹性水平位移大于楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍。其进行判断的标准是单向偶然偏心地震作用下的位移比大于1.2倍。我们还会看到凹凸不规则高层建筑结构，这类建筑体通常指是指平面太过狭窄、太长，凹进去太多，凸出来的又太细等。凹凸不规则高层建筑结构判断标准是，在阳光下，建筑结构平面凹进去的尺寸大于投影方向尺寸的30%。还有一些其他的平面内不规则结构形态，这些结构类型在目前越来越普遍，也让结构设计中有更多潜在问题需要得到良好处理与解决。
2.2垂直方向的不规则结构
垂直方向的不规则结构主要分两种，首先会普遍看到的是侧向刚度不规则建筑结构，是指除建筑顶层，整个建筑楼层的侧向刚度值大小和相邻上一楼层的侧向刚度值大小进行比较，小于70%。与楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的大小进行比较，小于80%。楼层局部收进的水平向尺寸和相邻下一层进行比较，大于25%。还有竖向抗侧力构件不连续建筑结构，通常指竖向构件位置缩进大于25%，或外挑大于10%和4m，或上下墙、柱、支撑不连续，含加强层和连体类等。进行判断的标准是竖直方向上的抗侧力构件内力能够通过水平转换成竖向构件向下传递。
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2.3建筑体本身的不规则
建筑体本身的不规则现象也较为普遍，这类建筑体通常都存在建筑楼层质心分离的状况，这会让建筑体整体的刚度受到影响，并且直接影响到建筑体的抗震性能。这类问题的产生有很多导致原因，比如前期结构设计的不合理，或者是建筑材料和施工工艺的不合规等，都会让建筑体发生质心分离，并且导致刚度中心产生偏移现象，严重时会直接造成建筑体结构的扭转，使其呈现不规则状态。
3高层建筑不规则结构设计实施方法
由于高层建筑的不规则部位受到外力损害的可能性较大，这意味着在进行结构设计时，需充分考虑不规则部位对主体结构的影响。从结构构成角度来看，主要涉及柱、墙、板、梁等构件，因此可基于概念设计的方法提升结构的合理性。
3.1降低建筑结构偏心距
当建筑结构存在偏心距问题时，有可能会对高层建筑的质量造成影响。因此，在设计阶段就应尽可能降低建筑结构的偏心距，在源头上将不利因素消除，确保建筑的稳定性。基于改善扭转效应的目的，应对建筑的整体布局进行优化处理，最大程度上降低楼层的位移比，缩短质心与刚心的距离。工程中较为可行的措施有：对建筑结构进行整体计算分析，对不规则平面进行适度调整，而后对调整后的结构进行再次分析，经多重验算且确保无误后方可通过。基于上述方法不但可得到建筑的质心与刚心，还可掌握结构的刚度分布，以便对侧抗力结构构件进行适度调整，确保高层建筑的稳定性。
3.2合理调整抗侧强度及扭曲刚度
经大量研究与调查可知，随着振动周期的改变，会对扭转效应带来明显的影响。以上述理论为基础，出于优化高层建筑扭转效应的目的，可将振动周期作为切入点进行分析，采用改变振动周期的方式来缓解扭转效应。在对剪力墙进行设计时，应选择合适的墙体厚度与长度，这对中心间距较大的墙体而言显得更为重要。常见的方式有：在结构边缘增设梁、柱等结构，以改善结构抗扭强度，缩减振动周期。此外，还可对边缘连续梁的刚度进行调整，优化扭曲刚度。就理论层面而言，基于提升连续梁抗剪能力的方式可有效增强结构的性能；从实际操作层面考虑，则需合理加大剪力墙连梁的截面宽度。基于以上方法，对于剪力墙连梁结构的整体刚度也可发挥出积极效果，能够确保建筑结构的稳定性。
3.3提升不规则结构周边抗扭构件抗剪力
受地震双向水平的影响，高层建筑不可避免会出现变形现象，当变形处于弹性阶段时，则具有恢复常态的可能性，此时建筑的整体结构并不会出现变化；但变形处于非弹性阶段时，则会致使变形无法恢复，这也是偏心问题的主要诱发因素之一。对此，在地震环境下为了避免建筑出现偏心问题应严格按照抗震规范进行设计。
3.4科学规划不规则部件，并做好防震措施
与常规建筑相比，高层建筑不规则设计具有明显的复杂性且易受到客观因素的影响。因此，在设计中应充分考虑可能造成影响的相关因素，从而做出合理规划，为后续施工提供可靠依据。在实际施工中，应积极采取抗震措施，在高层建筑周围设置防震缝，以缓解地震对房屋带来的冲击，从而对建筑形成保护。
4结束语
总之，在目前的很多大中城市中，我们可以看到越来越多的高层和超高层建筑体，不仅如此，这些建筑体在结构和构造上也在逐渐趋于不规则形态，这类高层不规则建筑已经越来越普遍。这样的建筑体在满足人们视觉需求及对于个性化的追求的同时，在结构设计和实施上也提出了更高要求。结构设计师要从项目的实际情况出发，结合一些关键问题利用技术手段寻求突破，让高层不规则建筑的性能得到发挥，同时，让其稳定性和抗震性也得到有效保障。
参考文献
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[4]白云飞，周东兰，杨铮.论高层建筑平面不规则结构设计[J].城市建筑，2017（06）.
论文作者:陆全
论文发表刊物:《城镇建设》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签：不规则论文; 结构论文; 建筑论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 楼层论文; 《城镇建设》2020年3期论文;