建筑結構設計中的不規則性運用方法

劉桂芳

摘要：現代建筑在體現其文化和藝術內涵時突破了我國傳統建筑中在對稱性、規則性觀念的束縛，出現了很多姿態新穎的建筑形式，這既是對建筑設計理念的全新詮釋，也通過建筑讓人們感受到了時代的氣息。與此同時，這些不規則性的建筑在實際的建設施工中也存在很多的問題，比如建筑結構的應力作用等因素都會制約原始設計構想的實現，從而不僅會對建筑功能的正常發揮造成影響，甚至還會對人們的生命財產安全帶來嚴重的隱患因素。

關鍵詞：建筑;結構設計;不規則性;運用方法

隨著城市化進程的逐步加快，城市中的高層建筑也是越來越多。其中，各種不規則的結構設計也變得越來越普遍。本文主要對建筑結構設計中不規則問題展開討論，希望能夠為未來的建筑設計工作提供相關的理論支持。建筑結構設計中的不規則結構問題包括結構的合理剛度、建筑空間的有效利用等，同時還討論了建筑結構設計中的不規則問題的實際應用情況。通過相關的分析可以發現，建筑設計中的不規則框架結構能夠有效的滿足建筑的抗震要求，在實際應用中取得了比較好的效果。

1?不規則性建筑結構的設計發展現狀

在現代化的城市生活中，建筑在保證其質量安全以及基本功能的基礎上，還需要滿足人們越來越多元化的要求。我國傳統單一的建筑結構風格已經無法適應時代發展對于建筑的實際需要。在這種背景下，我國的建筑設計人員對建筑結構的設計理念和風格進行了創新，在設計方案中逐漸增加了多樣化的不規則建筑結構形式，為我國的建筑行業增添了活力和時代氣息，推動了我國建筑行業的發展。但是不規則的建筑結構也給建筑的設計和施工帶來了一定的困難。設計中必須解決其結構的不規則所帶來的整體結構的受力以及連接性等問題，因此設計人員需要從技術和成本控制方面進行綜合性的考慮，對設計方案進行優化，使不規則建筑結構得到合理的應用。

2?建筑結構中的不規則類型分類

2.1?對于豎向不規則結構類型的判斷

首先，應該對建筑結構側向剛度的不規則形進行判斷，對于此種類型建筑進行判定的標準為樓層之間的側向剛度低于相鄰上一樓層側向剛度的70%，如果該樓層的剛度值小于以上三個樓層側向剛度平均值的80%也可以做出這種判定。同時，樓層個別區域水平收縮的長度應該超過與之相鄰樓層的25%。其次，對于樓層之間承載力的突變標準為樓層之間的受剪力強度低于與緊鄰上一樓層剪力強度的80%。再次是對于建筑結構豎向抗側力結構不連續的判定指標為在豎直方向上抗側力構件能否通過水平力的轉變而不斷向下部樓層傳遞。最后對于樓層之間質量的突變標準為樓層質量應該超過相鄰下一層質量的1.5倍。

2.2?不規則的平面建筑結構

2.2.1當樓層最大限度的彈性位移與相鄰樓層兩端的水平彈性位移相比大于其1.2倍時，或者其達到了層間的最大位移值的1.2倍時，可以判斷該扭轉結構屬于不規則的平面結構。

2.2.2當建筑結構有一側凹進，且其尺寸與投影大小相比超過了其30%時，可以判斷該凹凸結構屬于不規則的平面結構。

2.2.3通過對平面剛度和樓板尺寸的突變程度的考察可以判斷其是否存在不連續的局部結構。

3?建筑結構的不規則性設計的應用探索

3.1?保證建筑結構偏心距合理

在建筑結構設計中，考慮到結構相對偏心距與扭轉效應在特定范圍內是以線性函數的形式而存在的。因此為保證建筑主體結構的扭轉效應穩定，就需要在合理的高度上控制結構的相對偏心距，通過科學協調建筑結構空間與平面分布情況，來達到既定的建筑結構設計質量控制效果。在建筑結構偏心距設計中，首先要對建筑的各個結構進行計算，獲得建筑結構的精準參數;在確定相關參數之后，調整建筑結構的不規則平面布局，確保其具有準確性。在不規則結構設計結束之后，需要充分發揮技術人員的作用，通過綜合分析建筑結構設計中的相關數據，最終確定建筑結構的整體剛度情況。若發現上述措施的質量控制效果不明顯，可以調整建筑結構哥哥階段的實際參數，使建筑結構之間具有良好的偏心距，避免扭轉作用發生。

3.2?在建筑結構設計中合理設置防震縫

由于建筑結構的不規則性特點，使得建筑結構在設計和施工時的實際作用效果不僅會受到建設在功能要求方面的影響，也會受到其內部構造的限制，導致建筑結構的各個構件難以形成整體作用效果，影響了建筑結構的整體穩定性，因此還需要設置防震縫來增強建筑的抗震性能。在設計防震縫時，設計的重點是使防震縫兩側不規則的構件實現連接的穩定性。由于建筑結構不規則，兩側的的構件在地震反應中存在較大的差異，因此如果兩個相鄰構件具有較大的基礎沉降時，應將抗震性較弱的構件作為防震縫設計中的重點關注對象，可以在設計中增設沉降縫，以提高其抗震性能。同時，通過設置防震縫還可以對建筑的整體結構進行劃分，使其形成多個區域，從而分散建筑結構的受力，使建筑結構的整體抗震能力得到有效的增強。另外，在設置防震縫時不僅要考慮施工區域的地震等級數據，還要充分結合建筑的實際建設情況，根據建筑結構的作用效果來設計防震縫。

3.3?合理調整抗扭與抗側剛度

建筑中的不規則結構在設計時，需要密切關注建筑結構主體扭轉和自震周期間的關系，由于二者呈現線性關系，因此合理調整建筑的自震周期，可以降低建筑結構的扭轉作用力。而建筑結構自震周期的有效控制可以借助在建筑結構邊緣位置增設梁柱來實現。建筑抗扭性能的實現，一則可以借助墻體厚度和長度值的合理調整來實現，特別是墻體距離建筑結構的剛度中心較遠的時候，更需要對墻體的厚度和長度進行有效調整;二則可以通過有效調整結構邊緣連梁的剛度值來進行提升。

4結語

不規則建筑結構在現代城市建筑中越來越普遍，不規則結構對于建筑工程質量建設也具有越來越重要的地位。然而不規則結構中各個構件受力不一致，使得設計和施工的難度都較大。因此在建筑中應用不規則結構時，需要不斷優化偏心距、防震縫，做好抗扭和側向剛度的設計工作，全面提升建筑不規則結構的整體穩定性，確保不規則結構各項功能的有效實現，更好的滿足人們的多元化需求，推動建筑行業更好的向前發展。

參考文獻：

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[2]邵輝杰.淺談高層建筑結構設計不規則性的研究與應用[J].江西建材，2017（24）：55+58.

（單位名稱：呼和浩特華德工程設計咨詢有限責任公司）