建筑結構設計中不規則設計問題分析與探討

王麗

摘 要：隨著人們對于建筑審美要求的不斷提高，一些建筑單位在設計過程中不斷推陳出新，甚至于有意建設各類奇形怪狀的建筑外觀，不規則建筑施工問題由此展開。受到力學受力因素的影響，在不規則建筑施工中必然會出現一些改變，筆者結合相關的建筑學理論和力學以及美學理論，對于現行的不規則建筑施工的設計進行了分析和論述，并提出了自己的建議，希望能夠給建筑施工人員一定的借鑒。

關鍵詞：現代建筑；不規則結構；結構設計；建筑施工

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A

傳統的建筑結構講究對稱，因此，我國的大部分建筑都是中規中矩的矩形結構和對稱型結構。但是近年來，我國的建筑事業蓬勃發展，建筑公司力圖通過別致的外觀設計在競標中取勝，投資方希望通過別致的外觀構造吸引用戶眼球，而在與國外設計接洽的過程中，國外的設計理念也逐漸與中國傳統的建筑藝術相互融合，這樣不規則的建筑結構設計就應運而生，并逐漸興盛起來。雖然不規則建筑結構設計的技術難度更高，但是只要能夠進行科學的設計，它們的堅固性和安全性是完全可以保證的。

一、不規則建筑結構的基本特征

1 第一類：平面不規則結構。一是扭轉不規則：（1）平面狹長；（2）凹進太多；（3）凸出過細。二是樓板局部不連續：樓板開洞凹入后，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的 50%。

2第二類：豎向不規則結構側向剛度不規則：（1）樓層側向剛度小于相鄰上部樓層的70%或其上相。鄰三層平均值的 80%；（2）高層結構上部樓層收進部位到室外地面高度大于房屋高度的 20%，上部樓層收進的水平尺寸大于相鄰下一層的 25%。

3第三類：建筑結構的整個平面是原始的基本平面結構，只是在拼接和搭建過程中進行了一些局部的調整，因此就會出現不規則的建筑結構，比如，一些比較高的建筑結構利用轉換層增加建筑結構的立體感，或者利用臨層之間的錯別實現立體感，從而改變整個建筑結構的外觀審美。

4第四類：超出原有建筑結構的標準，我們將這類建筑統稱為超規范結構，具體包括以下幾個方面：（1）超出原有高度的建筑結構設計。建筑高度是有限制的，超出這個限制建筑技術的要求難度加大，建筑施工材料要求也出現變化；（2）超出了建筑施工中規定的其他限制數值，例如樓層的局部受力上限等；（3）新型結構，即只是應用了新型的建筑材料和建筑施工技術等，而實際上建筑施工的具體操作流程并沒有發生任何改變。這些建筑結構，即使在外觀上沒有獨特的設計，但是，因為他們許多數值都是超過了國家基本規定的，因此必然存在安全隱患和不足之處，將其納入為不規則建筑中，便于國家的監管部門更加嚴格的進行審核，趨利避害，是一種進步的管理理念。

二、不規則建筑結構設計計算

1優化設計方案。在不改變原有不規則建筑外觀的基本前提之下，盡量實現建筑結構設計方案的最優化，具體可以通過以下幾個方式：（1）最大限度的保障平面結構的規則，不規則的外觀設計可以是不規則平面搭建而成，也可以利用規則平面進行組合，顯然規則平面的受力更加均勻，建筑結構的安全性更高；（2）對平面凸凹不規則結構；（3）對樓板不連續結構。

2選擇合理的計算分析方法。對于地震發生后建筑結構的抗震能力的估算，目前有不同的計算標準和計算公式，由于這是一個不可預測的高難度工作，因此，目前還沒有明確具體哪一種計算更科學有效，但是有一點可以肯定，無論是哪種計算，都要求最終的結果符合國家的基本規定。常用的結構分析方法有：（1）底部剪力法。（2）振型分解反應譜法。（3）彈性時程分析方法。設計人員應該結合建筑施工的實際情況進行科學的選擇。

3強化抗震措施。地震是建筑結構中面臨最大的安全隱患，對不規則建筑設計而言，其威脅性更大。強化抗震舉措，是保障建筑結構安全性和穩固性的根本保障。由于不規則建筑結構各個區域的受力數值存在極大的差異性，無論是檢測還是計算都有極高的難度，即使可以利用計算機軟件程序進行具體計算，其結果也會存在較大的誤差。因此，強化抗震措施既是不規則建筑施工中的重點，同時也是一個極大的難點，需要進行不斷的技術研究。

三、不規則建筑結構的電算參數設置

電算參數的設置是保障不規則建筑結構穩固性的一個重要步驟，這項工作不僅要求工作人員具有一定的施工設計實踐經驗，同時還要求相關的監管部門實行嚴格監控，只有這樣雙管齊下，才能保障不規則建筑結構的使用安全性，具體需要從以下幾個層次來分析：

1 扭轉耦聯。從理論分析和工程實例計算得知，非耦聯計算通常用于平面結構。因此，空間分析軟件 SATWE 取消了是否選擇扭轉耦聯的選項，在結構計算中總考慮扭轉耦聯的影響，顯然這對扭轉不規則結構的計算分析是十分有利的。

2 振型數量。《高規》規定，抗震計算時，宜考慮平扭耦聯計算結構的扭轉效應，振型數不應小于 15，且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的 90%。為了保證抗震計算結果準確，必須選取足夠多的振型數量，使有效質量系數大于 0.9。

3 雙向地震。我們國家對于建筑物的抗震數值和抗震設計理念等都有明確的法律條文規定，國家規定，如果建筑過程中使用的不規則的建筑結構，那么未來保障同等條件下的抗震能力，必須實施雙向抗震建筑施工舉措。同時，各個監管部門必須對于雙向抗震施工進行嚴格的監管，沒有進行雙向抗震設計的不規則建筑結構不能審批其進行建設施工。

4 設置彈性樓板。彈性樓板，顧名思義，就是樓板具有一定的彈性，當然這個彈性的數值具有明確的范圍，彈性數值過大，則建筑的整體結構不穩定，彈性數值過小，則會影響建筑結構的抗震能力，因此，在進行施工建設初期，應該對樓板的質量和樓板的各項屬性都進行嚴格的審查，合格后的樓板才能運進施工現場。

結語

總之，我們首先需要明確，隨著社會的進步，人美審美觀念的轉變，以及各項建設施工技術的成熟，不規則的建筑必將成為人們推崇的一項建筑趨勢，它不僅能夠帶給人們別樣的審美價值，還能夠成為一個城市或者是一個地域的代表性建筑，因此，應該更加深入化的分析和研究其建筑施工的技藝手段，以提高其建設施工的質量。但是不規則建筑的出現和興建并不代表人們的建筑可以為所欲為。近年來，一些地區屢屢出現各種奇葩的建筑，他們已經遠遠超出了不規則建筑結構的范圍，因此，不規則建筑結構的推新而不是推奇，國家應該加強對那些特殊建筑的審批力度，嚴格規范建筑行業。

參考文獻

[1]北京市建筑設計技術細則（結構專業）[Z].

[2]徐培福，等.復雜高層建筑結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.