摘要：目前很多高层建筑在结构上表现出不规则的特性，对现代建筑设计技术提出了极为严峻的挑战，进而提高了结构工程师对一些建筑在结构设计方面的要求。简要论述了当前高层建筑结构设计不规则性的特点和形势，介绍了其划分及包含的结构类型，并且分析其在建筑设计领域中的应用情况，为高层建筑的结构设计提供了重要的参考依据，旨在使结构工程师能够设计出高水准的高层建筑。
关键词：高层建筑；结构布置；不规则性；结构设计；
一、高层建筑中不规则的结构划分
抗震规范把不规则的建筑方案分为3个级别，如下：
1)一般不规则：按规范、规程的有关规定采取加强措施；
2)特殊不规则：经过专门研究和论证后采取高于规范、规程规定的加强措施，对于高层建筑应严格按建设部令第111号进行抗震设防专项检查：
3)严重不规则：应要求建筑师予以修改、调整。不规则的建筑结构有两种不同的形式即平面不规则和竖向不规则结构。
1.1平面不规则结构的类型平面不规则主要包括3种类型，即楼板局部的不连续、凹凸不规则、扭转不规则。主要从以下3个方面对平面不规则的结构进行考虑。
1.1.1平面质量偏心对于截面尺寸不同的结构构件，会导致质量偏心的产生，另外，质量偶然偏心会由于结构施工、使用等因素出现。现行国家标准《抗震规范》规定，对平面规则的结构，采用增大边榀结构地震作用效应的简化方法考虑偶然偏心的影响。
1.1.2平面刚度偏心平面刚度包括平面内和平面外刚度，平面内刚度就是指和载荷作用方向一致的刚度，平面外刚度就是指和载荷作用方向垂直的刚度。基于结构实际构件与理想化模型的差异、构件所受载荷的不同、施工环境的复杂性等因素，导致了结构平面刚度的不唯一性，即产生一定程度的偏小。
1.1.3平面强度偏心平面应力和平面应变都是源自简化空间问题而设定的概念。平面应力是指所有的应力都在一个平面内，平面应变是指所有的应变都在一个平面内。一般来说，平面质量偏心和平面刚度偏心是两种非常常见的偏心现象，而我们却往往忽略强度偏心对结构造成的影响，在实际当中，所配制的混凝土、选用各种型号的钢筋以及钢构件都有很大的不确定性，这就导致了结构的设计强度与实际强度有很大的差异，在构件截面处会导致强度偏心的出现，施工与技术人员也难以控制该现象的发展，故不能忽略结构构件产生的平面偏心现象。
1.2竖向不规则结构的类型在实际生活当中，会有很多的竖向不规则的结构出现，诸如某楼的设计是中间细、上下粗的外形，这种不规则的结构会导致楼层承载力突变，如果考虑不全面，将会对整个结构产生很大的影响。竖向不规则主要包括3种类型，即竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变、侧向刚度不规则。
二、高层建筑结构存在不规则性的种类
(一)平面不规则的扭转程度呈现出非常明显的不规则性，二是平面的布局出现了明显的不规则性，要对整体结构中凹面的长度和总长度进行一定的计算，他们之间的比值最好不要超过0．3，三是楼板结构出现断层现象，应该对楼板的长度和屏幕暗的刚度进行及时的调整，避免其出现非常严重的变动。
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（二)竖向不规则的类型首先是侧向刚度的不规则，衡量措施是此楼层的侧向刚度值不超过与临近上层楼层的7／1；其次是在竖直方向结构抗侧力分布的不连贯，衡量措施为结构受力是依靠水平设旖来传递的：再次是楼层的承载力出现大幅度的变化，其衡量措施为层间抗侧力结构的受剪程度不超过其上一层的4／5；最后是楼层之间出现重力大幅度的变化，其衡量措施是某一楼层的重量高出下层重量的150％，
三、高层建筑结构设计不规则性的应用
通过有关专家学者不断的研究发现，在地震发生时，建筑结构损毁最为严重的就是在平面分布不规则的地方，在整体结构的核心与刚度作用偏离较大时或者是扭转刚度过小的结构损毁也较为强烈，经过深入的研究分析。发现相比于地震带来的水平晃动竖直震动作用，扭转作用对建筑造成的损毁更大，这就要求相关的结构工程师在设计高层建筑结构的过程中，要对主体结构的扭转效应严格控制，可以选取以下的方法对扭转效应进行控制：一是最大程度地保持空间以及平面结构上的对称性，使其具有一定的分布规则，进而防止出现较大的偏心作用，从而科学地减小的主体结构的扭转效应。二是在筑结构所规定的有效范围内，最大程度地增加建筑的扭转刚度值的大小，以增强对扭转作用的抵抗能力。
四、高层建筑结构不规则性的应对措施
(一)尽量减少高层建筑结构相对偏心距的大小
依据相关的调查和分析，高层建筑结构中的扭效应和相对偏心距在一定的范围中呈线性函数关系，也就是说减小楼体间的位移就可以有效的减小主体结构扭转效应所产生的不良影响。为此应该对偏心距进行适当的调整，这样就可以很好的改善结构的空间和平面的整体分布，可以更好地保证结构之间的稳定性和安全性，在建筑施工的过程中可以采取一定的措施对相对偏心距进行适当的调整。
(二)最好改进高层建筑结构抗侧刚度与抗扭刚度的大小
根据有关的调查的结果分析，可以得出这样的一个结论：高层主体结构出现的扭转效应和结构自我震动周期的平方值保持线性函数关系，因此，在设计高层主体结构时，可合理地降低建筑结构自我诊断的周期长短，来削弱高层主体结构的扭转效应在有关剪力墙的设计过程中，就应该在有效区域内科学调节墙体的长度或者厚度大小，尤其是那些离高层结构刚度中心较远的墙体改善高层主体结构的抗扭刚度在实际应用中通常是采取在结构边缘装置柱粱的方式，来降低高层主体结构的自我震动周期，另外提高边缘连梁的刚度值大小同样可以达到改善高层主体抗扭刚度的目的。
（三）合理增强高层主体结构边缘构件的抗剪强度
想要达到更好的结构分布效果不仅仅要在主题结构的调整上下功夫，如果出现了较大的外力作用，建筑的主体结构就会发生非常严重的破坏，相关人员的调查研究发现，高层建筑如果经常受到额外的外力影响，如果发生了严重的自然灾害或者是外力破坏现象就会导致建筑变形或者是偏心严重等问题，在这样的情况下就要更好地保证建筑的抗震性能要达到一定的标准，要加强边缘结构的强度，这样即使在建筑结构受到很大的外力作用时也能很好地保证建筑能够安全的发挥自身的功能。
（四）科学建立防震缝
在实际的建设过程中，结构工程师往往会碰见空间与平面形体繁杂的高层建筑图纸，在多种因素的制约下，很难将这种繁杂结构设计成有规则性的整体，这就需要依靠建立一些防震缝来保证工程项目的质量。在建立防震缝的时候，应该注意以下两点内容：一是如果建立防震缝两侧的设施并不相同或者对地震的抗力不同，就应该按照不利一侧结构进行建立。二是如果出现临近建筑沉降超出限值的情况，就应该建立沉降的防震缝。
五、结束语
随着高层建筑的发展，其结构平面、立面布置趋向复杂化，一方面对结构设计提出了更高要求，另一方面，对特殊问题应进行进一步的研究，以提高结构抗震抗风与受力性能。因此，对于不规则的高层建筑来说，整体结构如何布置，薄弱环节如何最大限度地减少，计算机计算如何降低误差等问题仍任重道远。今后若干年，我国仍将是世界上高层建筑建设最多的国家，大量的建设工程，会为我们提供发展的机遇，但是对于高层建筑尤其是不规则的建筑必须加强相关研究工作，形成有中国特色的高层建筑结构相关标准、体系。
参考文献：
[1]GB一50011-2010，建筑抗震设计规范[J]．北京：中国建筑工业出版社，2016．
[2]赵丽清．浅谈高层建筑结构分析与设计[J]．山西建筑，2016，33(14)．
[3]安志宏．高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J]．长春：吉林大学，2016．
[4]JGJ一3—2002，高层建筑混凝土结构技术[J]．北京：中国建筑工业出版社，2015．
论文作者:马磊
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
标签：结构论文; 刚度论文; 不规则论文; 平面论文; 偏心论文; 规则性论文; 高层建筑论文; 《防护工程》2019年12期论文;