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摘要：隨著近幾年我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的建筑行業(yè)也隨之發(fā)展起來，建筑在設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新性也越來越突出，建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性也不斷的出現(xiàn)，這就給建筑設(shè)計(jì)提出了更高的要求，要想確保建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量和安全，就必須嚴(yán)格的以規(guī)范作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，進(jìn)而不斷的提高建筑的美觀性。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；不規(guī)則性；研究；應(yīng)用

現(xiàn)在的建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格日益凸顯其多樣化趨勢(shì)，所以對(duì)于它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不規(guī)則性也同樣出現(xiàn)了多樣化傾向。其中平面布局、水平受力、豎直受力以及剛度等是其中比較突出的幾個(gè)方面。在具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)施中，設(shè)計(jì)人員需要準(zhǔn)確的找到結(jié)構(gòu)的不規(guī)則點(diǎn)，進(jìn)而認(rèn)真的設(shè)定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。由于不規(guī)則性的結(jié)構(gòu)會(huì)使整體結(jié)構(gòu)的作用力降低，同時(shí)使建筑的安全性和可靠性也隨之下降，所以需要設(shè)計(jì)人員和施工人員不斷的加強(qiáng)對(duì)建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的重視。

1高層建筑結(jié)構(gòu)中不規(guī)則性的現(xiàn)狀分析

最近幾年，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展非常之快，隨之我國老百姓的生活水平也不斷的提高，加上城市化進(jìn)程的不斷加快，對(duì)建筑的類別和建筑高度等方面都提出了更高的要求，這就使建筑行業(yè)得到了不斷的發(fā)展和革新。建筑工程設(shè)計(jì)為了更好的適應(yīng)當(dāng)前城市的發(fā)展，進(jìn)一步迎合現(xiàn)今市場(chǎng)的需求，首先從設(shè)計(jì)的理念方面打破了高層建筑設(shè)計(jì)上要求建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則、對(duì)稱的傳統(tǒng)。建筑設(shè)計(jì)師為了自己設(shè)計(jì)的建筑更加的新穎別致、獨(dú)樹一幟，使之成為城市里的一道靚麗風(fēng)景，通常都會(huì)在高層建筑的方案中增加不規(guī)則性的設(shè)計(jì)，這實(shí)際上給建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來了極大的難度和全新的挑戰(zhàn)。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則的特點(diǎn)和形勢(shì)

不斷提升的城市化水平和不斷發(fā)展的建筑行業(yè)，使人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求也隨之提升，大部分人都希望建筑在確保安全性的前提下，還能夠確保其外觀的美觀性，同時(shí)現(xiàn)代的建筑設(shè)計(jì)行業(yè)也在不斷地發(fā)展和完善之中，因此建筑設(shè)計(jì)人員在將建筑設(shè)計(jì)落實(shí)到實(shí)際當(dāng)中的同時(shí)，也在不斷豐富和更新自己的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)知識(shí)，只有這樣才能夠更好地滿足人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)的需求。當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)個(gè)性張揚(yáng)的新時(shí)代，人們希望自己居住的建筑環(huán)境獨(dú)具特色，因此建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性也更加的突出，雖然這些風(fēng)格迥異的建筑從某種程度上提升了整個(gè)城市的風(fēng)貌，但同時(shí)也是對(duì)建筑設(shè)計(jì)和建設(shè)的更高要求，建筑的設(shè)計(jì)人員和施工人員需要在技術(shù)上投入更多的精力，同時(shí)也需要建筑建設(shè)的成本不斷的增加。

3高層建筑結(jié)構(gòu)存在不規(guī)則性的種類

3.1平面設(shè)計(jì)不規(guī)則的類型

平面不規(guī)則的類型同城表現(xiàn)為三種形式：第一是樓層的彈性水平位移比它兩端的彈性水平位移的平均值要高出1.1～1.2倍。這樣的情況為“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則”，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是水平作用力的結(jié)果。第二是設(shè)計(jì)平面凹凸度不規(guī)則。第三是樓板開都面積比樓板面積大出1/3，有時(shí)還會(huì)造成錯(cuò)層現(xiàn)象。表現(xiàn)為樓板局部不連續(xù)，致使樓板尺寸和平面剛度急劇變化。這三種情況都能使建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則。

3.2豎向不規(guī)則的類型

造成高層建筑不規(guī)則性的另一方面是“豎向不規(guī)則”。據(jù)有些資料記載：“在一是側(cè)向剛度的不規(guī)則性，該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層或出屋面小建筑外，局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%；二是豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞；三是樓層的承載力出現(xiàn)了較大幅度的變化，衡量措施就是層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不超過其相鄰上一層的4/5?！边@時(shí)就會(huì)顯現(xiàn)出建筑的不規(guī)則現(xiàn)象。這種不規(guī)則現(xiàn)象的存在無疑會(huì)在發(fā)生地震的時(shí)候，建筑結(jié)構(gòu)在平面分布不規(guī)則的位置，損毀是最為嚴(yán)重的，同時(shí)如果“整體結(jié)構(gòu)的核心與剛度作用偏離較大情況下或者是在扭轉(zhuǎn)剛度過小的結(jié)構(gòu)中?！睂?duì)建筑的損毀程度也是較為顯著的。由此而言，我們的建筑結(jié)構(gòu)工程師再設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)一定要提高自己的設(shè)計(jì)技巧和審美觀點(diǎn)。對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程考慮其抗震性能和安全性能，同時(shí)對(duì)建筑的主體結(jié)構(gòu)的實(shí)際扭轉(zhuǎn)效應(yīng)必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制。目前國內(nèi)已經(jīng)有了解決這方面問題的方法，一是最大程度地確保結(jié)構(gòu)在空間和平面上的對(duì)稱性，使其具備一定的分布規(guī)則，盡量避免出現(xiàn)比較大的偏心作用，進(jìn)而科學(xué)地降低主體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；二是在建筑結(jié)構(gòu)規(guī)定的有效范圍之內(nèi)，最大程度地使建筑的扭轉(zhuǎn)剛度值得到增加，以加大對(duì)扭轉(zhuǎn)作用的抵抗能力?！边@些方法目前都是行之有效的。

4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性的應(yīng)用

對(duì)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)在實(shí)際的應(yīng)用中，體現(xiàn)出一定的弊端，尤其是在地震的作用下，建筑結(jié)構(gòu)中不規(guī)則的部位容易受到損壞，而且剛度作用較大的結(jié)構(gòu)受到的損害尤為劇烈。為了改善這一問題，需要建筑設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，加強(qiáng)對(duì)這些部分的控制，同時(shí)也要對(duì)主體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)重視。通常情況下，采取的具體措施主要有：保證平面結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，使得結(jié)構(gòu)的分布具有一定的規(guī)則性，這樣才能保證空間的穩(wěn)定性，進(jìn)而減少整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)性。要根據(jù)設(shè)計(jì)方案來對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度值控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)，最大限度地保證建筑結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。具體來說可以從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行具體的分析：

4.1盡量減少高層建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)偏心距

在多數(shù)的建筑結(jié)構(gòu)中，高層建筑的扭轉(zhuǎn)程度和偏心距之間存在著明顯的聯(lián)系性。因此，為了減少建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的發(fā)生，就應(yīng)該從偏心距的角度入手，改變其參數(shù)值。這種做法不僅有效地改善了平面分布的不合理狀況，同時(shí)也減少了高層主體結(jié)構(gòu)的相對(duì)偏心距，進(jìn)而可以分析出結(jié)構(gòu)中心和剛度中心的相對(duì)位置。

4.2改善高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)與抗扭剛度

我們?cè)趯?shí)際的高層建筑施工過程中發(fā)現(xiàn)，很多小高層的主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)自我震動(dòng)周期的平方值保持著線性函數(shù)的關(guān)系這表明，我們?cè)谶M(jìn)行高層主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,，應(yīng)該通過合理地降低建筑結(jié)構(gòu)自我診斷的周期長(zhǎng)短的方式來降低高層主體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。對(duì)于關(guān)剪力墻的有關(guān)設(shè)計(jì),需要在有效的區(qū)域范圍之內(nèi)進(jìn)行墻體的長(zhǎng)度或者厚度的科學(xué)性調(diào)節(jié)，使高層建筑的主體結(jié)構(gòu)的抗扭剛度在實(shí)際應(yīng)用中得到改變。一般情況下，我們采用在主體結(jié)構(gòu)的邊緣處對(duì)柱梁進(jìn)行布置，進(jìn)而使高層建筑主體結(jié)構(gòu)的自我震動(dòng)周期降低,使高層主體抗扭剛度得到改善。

4.3增強(qiáng)高層主體結(jié)構(gòu)邊緣件抗剪強(qiáng)度

在高層建筑的的主體結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，最重要的一點(diǎn)就是要保證其合理性。一旦設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)在施工中出現(xiàn),較大的額外力作用,使建筑主體結(jié)構(gòu)的邊緣構(gòu)件發(fā)生嚴(yán)重的的破壞。據(jù)建筑行業(yè)的權(quán)威人士們的相關(guān)研究表明,“假如高層建筑長(zhǎng)期處于非彈性階段,本來具有規(guī)則性的建筑在受到多重地震作用的影響下就會(huì)因?yàn)樽冃味霈F(xiàn)偏心的情況?！币虼耍胱尭邔又黧w結(jié)構(gòu)的抗震性能增強(qiáng)，能抵抗自然災(zāi)害的破壞，,它的邊緣構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度必須增強(qiáng),這樣即使受到了較為明顯的額外力作用，整體的建筑結(jié)構(gòu)也能夠通過自身的彈性作用而恢復(fù)正常。

4.4防震縫建立的科學(xué)性

對(duì)于科學(xué)的防震縫問題，我們的建筑設(shè)計(jì)者和工程技術(shù)人員，都經(jīng)歷了苦苦的研究，并在實(shí)踐中進(jìn)行了檢測(cè)。我們發(fā)現(xiàn)空間和平面形體復(fù)雜的高層建筑由于受多種原因的影響,很難將某些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成有規(guī)則性的整體,這時(shí)，就需要建立一套防震縫的手段來確保工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量不受到損壞。這種方式就是根據(jù)建筑物的主體的客觀性來進(jìn)行。尊重客觀也是我們建筑行業(yè)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)管理的一項(xiàng)主要內(nèi)容。

5結(jié)束語

在整個(gè)工程建設(shè)的過程中，高層建筑的不規(guī)則性會(huì)直接對(duì)樓體結(jié)構(gòu)的平面分布構(gòu)成明顯的影響，這就需要及時(shí)的改進(jìn)設(shè)計(jì)中薄弱的環(huán)節(jié)，確保其安全性。在建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員保證設(shè)計(jì)的合理性，適時(shí)的采用新技術(shù)和新理念，盡量減少因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的不規(guī)則性而給建筑帶來的負(fù)面影響，盡量在確保建筑美觀的同時(shí)保證建筑的質(zhì)量。

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作者：倪健 單位：杭州同瀚建筑設(shè)計(jì)有限公司