1、基于建筑结构设计不规则性问题探究摘 要不规则的建筑会在受力上影响整个建筑设计，会引起建筑结构水平上的偏心侧力，会产生扭转和变形力，对整体结构的抗侧力造成一定影响，增加建筑成本。因此，在实践中，建筑结构的设计者必须尽最大可能将建筑设计为对称、规则的形状，从而提高整个建筑物的抗震力和抗侧力，增加建筑结构的坚固度，提高建筑结构的性能，延长建筑物的安全性和使用寿命。 关键词建筑；结构；不规则性 中图分类号：TU353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0106-01 引言 建筑工程中，由于各种原因的限制，在建造过程中，会因为不同的环境和地质条件，而导致建筑体不能完全成为规则
2、的图形，不对称现象比较常见。以著名的央视大楼为例，它就是一个典型的不规则建造体，但却完美体现了建筑师和设计者别具匠心的设计理念，堪称建筑设计中的重要代表。建筑工程的中的不规则性主要表现以下几个方面：建筑表面的凹凸不平、局部建筑的不连续性、整体建筑的不规则性和横竖向的不连续。这就要求在具体施工过程中，务必准确地把握建筑结构的设计和不规则位置，充分论证其受力情况，只有这样才能保证不会对建筑结构的建模、设计方案和建筑物本身的抗震性等多方面造成问题造成影响，从而提高整个建筑物的承受压力、安全合理性以及经济性。 1 建筑结构中不规则建筑的发展现状 近年来，我国城市化进程的不断提高，建筑设计理念也在不断运
3、用到城市建设中来，越来越多的建筑物一改单调、规则、对称的建筑风格和建筑结构，追求着不断创新和独树一帜的建筑设计风格，而非对称性和不规则结构已经成为当前城市建筑物的主流和发展方向。随着人们观念的不断转变，许多大城市中以其独特的建筑风格，赢得了人们的普遍关注。当然，在这些光鲜的建筑背后，却是设计者和建造者们良苦用心的结果，他们经历了非常多的严峻考验。 2 建筑结构中的不规则类型 建筑结构类型一般可以分为两个大类：竖向不规则结构和平面不规则类型。竖向不规则类型的建筑结构主要包含：侧向刚度不规则、楼层承载力的突变和竖向抗侧力构件不连续性等；平面不规则结构类型主要包含：扭转的不规则、平面凹凸的不规则和各
4、别楼板不连续等。下面主要介绍者两种常见的不规则结构的具体介绍。 2.1 竖向不规则的结构类型判断 第一，侧向刚度的不规则。判断此种类型的不规则结构的标准是确定楼层之间的侧向刚度值小于相邻上一楼层的侧向刚度值的百分之七十，或者小于该楼层连着向上三个楼层平均侧向刚度值的百分之百十，当然顶层不能按此方法计算。同时，楼层个别地方水平收缩的长度应当大于与之相邻的下一层的百分之二十五。第二，竖向抗侧力构件的不连续情况的判断标准是考察数值方向的抗侧力构件是否通过水平力的转换而不断地向下传递力；第三，楼层间的承载力突变判断标准是楼层间的受剪程度小于与之相邻的上一楼层的百分之八十；第四，楼层间质量的突变判断标准
5、是楼层质量要大于与其相邻的下一层总质量的 1.5 倍。 2.2 平面不规则的结构类型判断 第一，扭转结构的不规则判断依据为：每一个楼层的自身最大限度的弹性水平位移尺寸必须大于紧邻跟楼层两个端点的弹性水平位移值的 1.2倍，也或者是考察最大的层间位移值是两端层间位移平均值的 1.2 倍；第二，凹凸结构的不规则判断方法是判断该建筑结构的凹进去一侧的尺寸是否大于其投影上总尺度的百分之三十；第三，楼板局部结构的不连续的判断标准是考察楼板的尺寸和平面刚度发生急剧变化的程度。 3 不规则结构的建筑应当采取的主要措施 在实际建筑施工过程中，相关的技术人员对于不规则结构进行了大量的实验和研究，通过这些研究表明
6、：那些不耐抗震的建筑物，其结构往往是那些结构不太规则的建筑体和那些建筑物质量与刚度偏离以及那些抗扭转刚度太弱的结构要素。在进一步研究中，技术人员发现，扭转结构和扭转效应对建筑物的破坏是最大的。因此在实际设计和施工过程中，必须加强对扭转效应的限制，通常的使用方法有以下几个方面。首先，要尽可能限制建筑结构的平面上的不规则设计，只有这样设计才能够在一定范围内限制产生过大的偏心力，从而导致建筑整体产生比较大的扭转效应及力度；其次，为了提高建筑结构的扭转刚度，可以在一定范围内防止其太弱，造成结构之间的错位。建筑结构的扭转效应由扭转为主的第一自振周期和平动为主的第一自振周期的比值进行大致评估。当这两种效应
7、的扭转周期趋于接近时，鉴于振动耦连的作用，建筑体的扭转效应会相应的增大。因此必须注重减少扭转效应的值，具体采取的措施主要有以下几个方面。 （1）尽量减少建筑体的偏心距。有大量的实践证明，建筑体结构的扭转效应往往与其相对偏心距在某种程度上具有一定线性关系。倘若要进一步改变建筑结构的扭转效应，必须缩小楼层之间的位移比，因此可以通过将建筑物的平面位置进行适当调整，便可以使整个建筑结构的质心和刚心更加接近。实践过程中，通常可以采用两种方式减少建筑结构的偏心距。 （2）调整建筑结构平面的不规则性布置应该是在初步计算分析后才进行，通过初步计算的结果找到建筑结构的质心、刚心，同时需要做的便是通过相关数据以及
8、实践经验比较准确的判断建筑结构的刚度分布，最后在适当的增减距质心较远的抗侧力构件。 （3）调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比。由相关研究表明：建筑结构的扭转效应与结构周期比的平方的关系基本上是线性的关系，所以在设计建筑物时，可以考虑适当的减小建筑结构的周期。在做剪力墙时，则需要在合理的范围内尽量的加长或者增厚周边剪力墙，特别需要重视的是那些距离刚心最远处的剪力墙。 （4）提高周边抗扭构件抗剪力。要保证建筑结构在强烈震动下依然安全，那么只靠调整结构布置是不够的。相关技术人员通过实验得到了如下的结论，即：当建筑结构处于非弹性时期时，对称的建筑结构受到双向水平地震作用便会随形态变化的而偏心。 （5）较
9、小地震带来的破坏，设置防震缝。在实际工程中经常会遇到平面形状比较复杂的建筑结构，由于受到条件的限制导致不能把平面结构布置成规则的结构，此时便可以通过设置一定的防震缝将结构分成比较简单的结构单元。在工程中适当的设置防震缝是十分有必要的。 结语 实际工程中，建筑结构不规则性的判断在一定程度上直接影响建筑结构的建模、建筑结构的一系列布置、薄弱楼层等，而间接的影响整体建筑结构的布置是否经济、合理、安全。结构设计师在设计不规则的建筑物时，需要尽量的减小或者避免建筑结构比较容易出现薄弱的部位，同时做到强化那些薄弱部位。现如今对于不规则高层建筑结构的分析还有很多问题需要解决。 参考文献 1GB50011-2010.建筑抗震设计规范S.北京：中国建筑工业出版社，2010. 2赵丽清.浅谈高层建筑结构分析与设计J.山西建筑，2007，33（14）：28. 3安志宏.高层建筑结构设计不规则性的研究与应用D.吉林大学，2004.
