论文部分内容阅读
摘要：社会的不断进步于无形之中促进了诸多企业的健康发展，其中给建筑行业带来的影响最为明显。伴随着当前城市土地的开发与利用，为了土地资源得以高效节约的使用，高层建筑工程数量正在不断增加，并且使用不规则结构的工程数量也直线上升。所以本人对其不规则结构的现状在此进行简要分析，并提出与之相关的结构设计措施。
关键词：高层建筑;结构设计;不规则性;应用
1、工程概述
某项目共23层，建筑面积为12477.3m2，总高度为70.08m，商业广场部分设计在地上1～3层，层高为3.6m，4层以上为住宅，层高3m，为框架-剪力墙结构。因工程的属性是平面和竖向均不规则，所以应用的剪力墙布置不仅要能够提升建筑的抗扭性能，还要能增强结构的整体稳定性，同时需在建筑结构设计中较薄弱的位置，增加抗震措施。
2、现代化建筑中不规则建筑结构的特点和现状
2.1不规则建筑结构的特点
随着国民对建筑物个性化要求的不断提高，现代建筑结构中不规则建筑逐渐增加，其中最为常见的有平面不规则和竖向不规则，两种不规则形式的特点各不相同。
2.1.1平面不规则性
平面不规则可分为扭转不规则、凹凸不规则以及楼板局部不连续三种形式。由于建筑平面要求，凹凸不规则和楼板局部不连续往往是固有特性，以凹凸度和楼板尺寸作为不规则的判定标准。近年来扭转不规则的建筑数量较多，即楼层最大弹性水平位移大于该层平均水平位移的1.2倍，结构师需尽量通过抗剪构件的调整来避免扭转不规则。
2.1.2竖向不规则性
竖向不规则类型的可以分为四种：侧向刚度不规则、竖向抗侧力不规则、质量突变、承载力突变。四种竖向不规则类型分别对建筑刚度、抗侧力、楼层质量和楼层承载力进行判断。由于现代建筑对底部大空间使用要求较高，转换结构成为一种常见结构形式。以国外某中央银行大厦为例，结构形式为带转换层的框架-核心筒结构，其中上部的64根柱子是通过托柱转换，由10根框支柱转换，就是典型的竖向抗侧力构件不连续，同时亦存在楼层承载力突变。必须通过严格计算并采用相应的加强措施，以保证结构的抗震性能满足设计要求。
2.2不规则建筑的发展现状
随着城市的建筑水平不断提高，越来越多的建筑设计师在进行建筑设计的过程中，加入了创新的设计理念，采用了更加新颖的建筑体型和建筑平面。因而不对称、不规则的高层建筑的数量不断涌现，建筑结构日益复杂。大众对丰富多样的高层建筑带来的视觉冲击赞叹不已，但是对结构抗震性能的重视程度却相对滞后。体型不规则的建筑与体型规则的建筑相比，抗震性能较为脆弱，若不采取有效的抗震设计，在发生强烈地震时，将会有可能给人们带来严重的生命威胁。因此必须要从根本上提高不规则建筑的抗震能力，在保证建筑美观的同时，提高结构的抗震承载力，从而推动国家建筑行业的全面发展。
3、关于高层建筑不规则性结构设计的相关策略
据相关资料显示，不规则性结构高层建筑很容易受到地震破坏，并且随着进一步研究发现，扭转效应给高层建筑造成的危害非常大，因此在具体工程当中必须要对建筑的扭转效应进行科学的分析，通过墙、柱等主要受力构件的布置加以控制，使不规则高层建筑的结构设计更加合理。
3.1有效减少建筑物结构偏心距离
在此前研究人员的实验中，偏心距对抗震的影响进一步得到证明，总体来看，理想状态下的建筑扭转效应与相对偏心距呈现线性关系，改善建筑的扭转效应可以提升对楼层位移的控制能力，降低地震时的瞬时破坏作用。减小结构偏心率，可以调整建筑外观的平面布置，改变结构构件特性，调整原则为刚心和结构质心尽量接近，从而改善建筑的扭转效应。这就要求设计人员了解建筑所在地区地震发生的情况和破坏水平，再计算建筑刚心和质心的偏心距，以保证承重结构性能为前提条件，酌情增加质心较远的剪力墙，减少质心较近的剪力墙、且尽量对称布置，从而保证较小的偏心以及较大的抗扭性能。
3.2对建筑结构抗侧与抗扭刚度比进行合理纠正
在进行高层建筑工程结构设计过程中，结构周期与扭转效应为线性关系，因此，在进行高层建筑工程结构不规则设计过程中，应该尽量缩短周期。在进行框架剪力墙结构设计过程中，应该注意适当增加剪力墙厚度，适当增加扭转刚度，缩短结构扭转周期。
3.3对不规则性高层建筑周边抗扭构件抗剪力进行有效增强
根据对高层建筑不规则性结构设计进行科学合理的研究，发现该结构和普通结构进行比较，不规则性建筑的整体结构稳定性和抗震性能都无法得到良好的保证。因此在高层建筑结构设计过程当中，想要有效增加不规则建筑的抗震性能就必须要选择较为合适的结构体系，至于其稳定性保证方面，就一定要想办法提升高层建筑结构设计中抗扭构件的抗剪能力。
3.4有效加强抗震设置
因为不规则性高层建筑的使用功能往往具备一定的復杂性，致使建筑平面形成不规则的建筑布局，所以在实际设计当中采取平面不规则结构设计模式，而高层建筑结构设计，因为其本身的特殊性，就一定要对抗震缝进行合理运用，从而使不规则性的平面行成较为规则的结构，同时对高层建筑不规则结构抗震缝的有效设计，还能够在一定意义上使建筑结构稳定性得以增加。基于此种情况，为了能够保证高层建筑结构不规则性结构设计得广大民众的认可，相关人员在设计时就必须要从事实角度出发，对高层建筑设计不规则性结构的具体情况进行透彻分析，从而得出科学的结构设计，保证建筑工程质量可以得到有效提升。
3.5科学增加高层建筑防震缝
在实际的建筑工程设计过程中，设计人员经常需要面对平面较为复杂的高层建筑体型，由于不规则建筑的抗震性能差，震害较大，可以通过设置定量的防震缝，将不规则建筑划分为多个体型规则的抗震单元，以保证工程的整体抗震安全性。比如，可以利用防震缝将组合型平面分成规则、简单的独立空间，从而有效减轻了地震可能造成的碰撞，降低了出现房屋破坏的情况。同时，可以根据建筑中不利一侧的结构，来设计防震缝的具体宽度，如果发现两个距离较近的建筑的结构基础沉降差距较大，防震缝也可以兼作沉降缝使用。
3.6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。通过对某高度为170m的超高层建筑的超限审查要点的学习，其建筑高度超过B级建筑高度限值，并且存在多项不规则项，设计者在设计中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，最终这座不规则建筑通过了超限高层抗震专项审查。
结束语
目前，国内高层建筑结构设计不规则通常有：建筑物结构自身平面不规则、纵向体型收进不规则。建筑结构设计中，竖向体型和建筑平面的不规则会导致很多问题，所以凭借合理的对空间地面应用，对高层建筑结构的相对偏心距进行调整、对高层建筑结构抗侧刚度进行合理改进、进一步提升高层建筑结构周边的抗扭转构件的抗剪力、完善防震缝等措施，均可最大限度的减小因建筑结构设计的不规则所带来的消极影响。
参考文献：
[1]何礼达.论不规则性在高层建筑结构设计中的运用[J].河南科技，2017（14）：30-30.
[2]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，2017（6）：72-74.
关键词：高层建筑;结构设计;不规则性;应用
1、工程概述
某项目共23层，建筑面积为12477.3m2，总高度为70.08m，商业广场部分设计在地上1～3层，层高为3.6m，4层以上为住宅，层高3m，为框架-剪力墙结构。因工程的属性是平面和竖向均不规则，所以应用的剪力墙布置不仅要能够提升建筑的抗扭性能，还要能增强结构的整体稳定性，同时需在建筑结构设计中较薄弱的位置，增加抗震措施。
2、现代化建筑中不规则建筑结构的特点和现状
2.1不规则建筑结构的特点
随着国民对建筑物个性化要求的不断提高，现代建筑结构中不规则建筑逐渐增加，其中最为常见的有平面不规则和竖向不规则，两种不规则形式的特点各不相同。
2.1.1平面不规则性
平面不规则可分为扭转不规则、凹凸不规则以及楼板局部不连续三种形式。由于建筑平面要求，凹凸不规则和楼板局部不连续往往是固有特性，以凹凸度和楼板尺寸作为不规则的判定标准。近年来扭转不规则的建筑数量较多，即楼层最大弹性水平位移大于该层平均水平位移的1.2倍，结构师需尽量通过抗剪构件的调整来避免扭转不规则。
2.1.2竖向不规则性
竖向不规则类型的可以分为四种：侧向刚度不规则、竖向抗侧力不规则、质量突变、承载力突变。四种竖向不规则类型分别对建筑刚度、抗侧力、楼层质量和楼层承载力进行判断。由于现代建筑对底部大空间使用要求较高，转换结构成为一种常见结构形式。以国外某中央银行大厦为例，结构形式为带转换层的框架-核心筒结构，其中上部的64根柱子是通过托柱转换，由10根框支柱转换，就是典型的竖向抗侧力构件不连续，同时亦存在楼层承载力突变。必须通过严格计算并采用相应的加强措施，以保证结构的抗震性能满足设计要求。
2.2不规则建筑的发展现状
随着城市的建筑水平不断提高，越来越多的建筑设计师在进行建筑设计的过程中，加入了创新的设计理念，采用了更加新颖的建筑体型和建筑平面。因而不对称、不规则的高层建筑的数量不断涌现，建筑结构日益复杂。大众对丰富多样的高层建筑带来的视觉冲击赞叹不已，但是对结构抗震性能的重视程度却相对滞后。体型不规则的建筑与体型规则的建筑相比，抗震性能较为脆弱，若不采取有效的抗震设计，在发生强烈地震时，将会有可能给人们带来严重的生命威胁。因此必须要从根本上提高不规则建筑的抗震能力，在保证建筑美观的同时，提高结构的抗震承载力，从而推动国家建筑行业的全面发展。
3、关于高层建筑不规则性结构设计的相关策略
据相关资料显示，不规则性结构高层建筑很容易受到地震破坏，并且随着进一步研究发现，扭转效应给高层建筑造成的危害非常大，因此在具体工程当中必须要对建筑的扭转效应进行科学的分析，通过墙、柱等主要受力构件的布置加以控制，使不规则高层建筑的结构设计更加合理。
3.1有效减少建筑物结构偏心距离
在此前研究人员的实验中，偏心距对抗震的影响进一步得到证明，总体来看，理想状态下的建筑扭转效应与相对偏心距呈现线性关系，改善建筑的扭转效应可以提升对楼层位移的控制能力，降低地震时的瞬时破坏作用。减小结构偏心率，可以调整建筑外观的平面布置，改变结构构件特性，调整原则为刚心和结构质心尽量接近，从而改善建筑的扭转效应。这就要求设计人员了解建筑所在地区地震发生的情况和破坏水平，再计算建筑刚心和质心的偏心距，以保证承重结构性能为前提条件，酌情增加质心较远的剪力墙，减少质心较近的剪力墙、且尽量对称布置，从而保证较小的偏心以及较大的抗扭性能。
3.2对建筑结构抗侧与抗扭刚度比进行合理纠正
在进行高层建筑工程结构设计过程中，结构周期与扭转效应为线性关系，因此，在进行高层建筑工程结构不规则设计过程中，应该尽量缩短周期。在进行框架剪力墙结构设计过程中，应该注意适当增加剪力墙厚度，适当增加扭转刚度，缩短结构扭转周期。
3.3对不规则性高层建筑周边抗扭构件抗剪力进行有效增强
根据对高层建筑不规则性结构设计进行科学合理的研究，发现该结构和普通结构进行比较，不规则性建筑的整体结构稳定性和抗震性能都无法得到良好的保证。因此在高层建筑结构设计过程当中，想要有效增加不规则建筑的抗震性能就必须要选择较为合适的结构体系，至于其稳定性保证方面，就一定要想办法提升高层建筑结构设计中抗扭构件的抗剪能力。
3.4有效加强抗震设置
因为不规则性高层建筑的使用功能往往具备一定的復杂性，致使建筑平面形成不规则的建筑布局，所以在实际设计当中采取平面不规则结构设计模式，而高层建筑结构设计，因为其本身的特殊性，就一定要对抗震缝进行合理运用，从而使不规则性的平面行成较为规则的结构，同时对高层建筑不规则结构抗震缝的有效设计，还能够在一定意义上使建筑结构稳定性得以增加。基于此种情况，为了能够保证高层建筑结构不规则性结构设计得广大民众的认可，相关人员在设计时就必须要从事实角度出发，对高层建筑设计不规则性结构的具体情况进行透彻分析，从而得出科学的结构设计，保证建筑工程质量可以得到有效提升。
3.5科学增加高层建筑防震缝
在实际的建筑工程设计过程中，设计人员经常需要面对平面较为复杂的高层建筑体型，由于不规则建筑的抗震性能差，震害较大，可以通过设置定量的防震缝，将不规则建筑划分为多个体型规则的抗震单元，以保证工程的整体抗震安全性。比如，可以利用防震缝将组合型平面分成规则、简单的独立空间，从而有效减轻了地震可能造成的碰撞，降低了出现房屋破坏的情况。同时，可以根据建筑中不利一侧的结构，来设计防震缝的具体宽度，如果发现两个距离较近的建筑的结构基础沉降差距较大，防震缝也可以兼作沉降缝使用。
3.6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。通过对某高度为170m的超高层建筑的超限审查要点的学习，其建筑高度超过B级建筑高度限值，并且存在多项不规则项，设计者在设计中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，最终这座不规则建筑通过了超限高层抗震专项审查。
结束语
目前，国内高层建筑结构设计不规则通常有：建筑物结构自身平面不规则、纵向体型收进不规则。建筑结构设计中，竖向体型和建筑平面的不规则会导致很多问题，所以凭借合理的对空间地面应用，对高层建筑结构的相对偏心距进行调整、对高层建筑结构抗侧刚度进行合理改进、进一步提升高层建筑结构周边的抗扭转构件的抗剪力、完善防震缝等措施，均可最大限度的减小因建筑结构设计的不规则所带来的消极影响。
参考文献：
[1]何礼达.论不规则性在高层建筑结构设计中的运用[J].河南科技，2017（14）：30-30.
[2]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，2017（6）：72-74.