探討高層建筑不規則結構設計

文/王宇 遼寧大建筑設計有限公司 遼寧沈陽 110000

隨著社會的發展和時代的不斷推進，人們對于建筑的要求也在不斷攀升。這也是近年來我們會看到越來越多性能豐富、構造特異的建筑體產生，且很多城市中不斷有摩天大樓參數的原因。這些高層建筑及不規則的結構設計在滿足人們視覺需求的同時，也極大增高了建筑結構設計的難度，并且使得建筑體的抗震性及安全穩定性更難得到有效保障。對于高層不規則建筑的結構設計中有很多值得注意的技術要點，采取的結構設計方法和理念也非常重要。有效的結構設計不僅能夠讓高層不規則建筑體良好實施，這也是讓這類建筑有更好的使用性能，并且充分保障建筑體安全穩定性的方法。

1、高層建筑不規則結構設計的優點

對于高層建筑而言，其不規則結構設計已經受到了越來越多人的喜愛和支持，被廣泛運用到高層建筑設計中，成為一種新型建筑美學的象征，因此，對于高層建筑不規則設計的優點還是有很多的，具體表現為：（1）對于高層建筑而言，它傳遞了一種新的設計美觀，打破了人們固有的常態思維，建筑設計不再是單調的講究對稱、協調等設計方式，而是開始追求大膽突破、潮流新穎、自由個性化等，為傳統的建筑設計注入了新的元素，推動了現在高層建筑藝術文化的個性化發展。（2）隨著社會的進步與發展，不規則建筑物也帶動了藝術文化的發展，對于高層建筑的不規則設計而言，已經融入到了人們的生活中，成為了高層建筑設計的新型審美觀念，可以使城市的建筑更有特色，更具知名度和影響力，也推動了城市的發展。同時個性化的不規則建筑設計，也代表了人們日益增長的精神需求，體現了現代都市的個性潮流和趨勢。

2、高層建筑不規則結構設計要點

2.1 設計方案的優化

當條件允許時，采用受力明確且規則、對稱的結構方案，嚴重不規則方案盡可能不采用，這樣能對不規則性予以有效控制。如果結構計算無法滿足規范，尤其是誤差較大的情況下，不可只對計算參數進行調整，或對地震剪力予以放大，而是要先對設計方案進行適當的修改，以此從本質上提高不規則結構自身抗震水平，其具體內容包括：（1）對結構方案進行調整，提高結構的抗扭剛度，避免結構平面布置產生不規則性，從而防止偏心距的產生。（2）對于平面上的凹凸結構，可通過防震縫的布置來提供支撐，以此形成若干規則性良好的抗側力單元。（3）對于樓板不連續的情況，可通過拉板及拉梁等設置盡可能減少不連續。（4）當結構在樓層上的承載力與剛度發生突變時，需要對設計進行改進，以盡可能減小不規則程度。

2.2 正確選擇計算分析方式

在第一階段設計過程中，先假定結構或構件為彈性工作，對于內力與變形，可借助線性動力、靜力來設計。目前比較常用的分析方式包括以下幾種：①底部剪力法，在規則多層結構中較為適用；②振型分解反應譜法，它將SATWE作為核心，在規則多層與高層結構中較為適用；③彈性時程分析，在Ⅶ～Ⅸ度設防的A類高層結構中適用，也可用于特殊的高層結構。

2.3 加強結構抗震設計

抗震措施是對不同程度地震危害進行的經驗教訓總結，也是廣大專家學者針對抗震設計給出的概括，是對結構抗震計算結果進行的補充，特別是嚴重與特別不規則，因其結構體系十分復雜，難以符合軟件基本技術條件及假定，所得解析結果實際上并不準確，容易產生較大的計算誤差，與工程實際情況遠遠不相符。基于此，抗震設計極為重要，必須引起相關設計人員的高度重視，采取合理可行的抗震措施。在這種情況下，很多規范都對抗震構造措施采用強制性條文予以書寫，這對設計人員而言，不論是否掌握了這些強制性條文，都必須嚴格遵照和執行。

2.4 合理控制相對偏心距

對于高層不規則建筑體而言，結構設計在實施的過程中需要就相對偏心距有合理控制。從相關實踐證明來看，在這類建筑體中相對偏心距會直接隨著建筑體扭矩的變化而變化，并且呈現一定的線性關系。在實際的操作和施工控制中，如果能夠將那些不符合規范的平面設計做適當調整，這可以幫助更好的確定整個建筑體的質心與剛心。在這個基礎上，可以進行非常明確的建筑體剛度的策略，一旦發現剛心和質心有較大的偏離，可以通過就建筑體構件的調試使用來做調整，以保障建筑體的穩定性與抗震性。

2.5 合理使用抗扭構件

從相關實踐經驗來看，在建筑體處于非彈性時期的階段，高層不規則建筑會很大程度受到水平震動的影響，隨著施工的推進，不規則建筑的形態在逐漸發生變化，這會直接導致建筑體產生偏心問題?；谶@樣的問題，可以透過加強結構抗剪性能來發揮作用，這可以讓建筑體即使在遭遇較強震動的背景下，也能夠具備一定的整體彈性。這樣才能夠讓整個高層不規則建筑體有更好的穩定性，也是提升其抗震性能的方法。

2.6 對于扭轉剛度與抗震剛度的有效調整

對于高層不規則建筑體，其主體結構會有更高的發散扭轉效應的可能，這種扭轉效應會和建筑體自身的震動周期之間存在一定的現行關系。因此，在控制高層不規則建筑體發生扭轉形變，以及降低由于這部分作用力帶來的潛在危險時，可以通過合理控制建筑體的震動周期來實現。這一方法已經在很多實際工程的展開中得到了驗證，且效果非常明顯。由此可見，在針對高層不規則建筑進行結構設計時要多從技術層面找突破口，這樣才能讓各種潛在問題得到更好的解決。

結語：

總而言之，對于高層建筑行業而言，不規則結構設計是一項重大的突破，也打破了傳統的設計理念，開始追求不一樣的審美，并且慢慢被大眾所接受。本文詳細說明了常見的不規則結構類型，然后列舉了其優點與不足，最后闡述了不規則設計的運用，強調了設計美感與安全性相結合的重要性，以促進高層建筑的長遠發展。