建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則設(shè)計(jì)問(wèn)題分析與探討

王麗

摘 要：隨著人們對(duì)于建筑審美要求的不斷提高，一些建筑單位在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷推陳出新，甚至于有意建設(shè)各類奇形怪狀的建筑外觀，不規(guī)則建筑施工問(wèn)題由此展開(kāi)。受到力學(xué)受力因素的影響，在不規(guī)則建筑施工中必然會(huì)出現(xiàn)一些改變，筆者結(jié)合相關(guān)的建筑學(xué)理論和力學(xué)以及美學(xué)理論，對(duì)于現(xiàn)行的不規(guī)則建筑施工的設(shè)計(jì)進(jìn)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(guān)鍵詞：現(xiàn)代建筑；不規(guī)則結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；建筑施工

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)講究對(duì)稱，因此，我國(guó)的大部分建筑都是中規(guī)中矩的矩形結(jié)構(gòu)和對(duì)稱型結(jié)構(gòu)。但是近年來(lái)，我國(guó)的建筑事業(yè)蓬勃發(fā)展，建筑公司力圖通過(guò)別致的外觀設(shè)計(jì)在競(jìng)標(biāo)中取勝，投資方希望通過(guò)別致的外觀構(gòu)造吸引用戶眼球，而在與國(guó)外設(shè)計(jì)接洽的過(guò)程中，國(guó)外的設(shè)計(jì)理念也逐漸與中國(guó)傳統(tǒng)的建筑藝術(shù)相互融合，這樣不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸興盛起來(lái)。雖然不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)難度更高，但是只要能夠進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，它們的堅(jiān)固性和安全性是完全可以保證的。

一、不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的基本特征

1 第一類：平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。一是扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：（1）平面狹長(zhǎng)；（2）凹進(jìn)太多；（3）凸出過(guò)細(xì)。二是樓板局部不連續(xù)：樓板開(kāi)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(guī)則結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度不規(guī)則：（1）樓層側(cè)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(jié)構(gòu)上部樓層收進(jìn)部位到室外地面高度大于房屋高度的 20%，上部樓層收進(jìn)的水平尺寸大于相鄰下一層的 25%。

3第三類：建筑結(jié)構(gòu)的整個(gè)平面是原始的基本平面結(jié)構(gòu)，只是在拼接和搭建過(guò)程中進(jìn)行了一些局部的調(diào)整，因此就會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，比如，一些比較高的建筑結(jié)構(gòu)利用轉(zhuǎn)換層增加建筑結(jié)構(gòu)的立體感，或者利用臨層之間的錯(cuò)別實(shí)現(xiàn)立體感，從而改變整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的外觀審美。

4第四類：超出原有建筑結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，我們將這類建筑統(tǒng)稱為超規(guī)范結(jié)構(gòu)，具體包括以下幾個(gè)方面：（1）超出原有高度的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建筑高度是有限制的，超出這個(gè)限制建筑技術(shù)的要求難度加大，建筑施工材料要求也出現(xiàn)變化；（2）超出了建筑施工中規(guī)定的其他限制數(shù)值，例如樓層的局部受力上限等；（3）新型結(jié)構(gòu)，即只是應(yīng)用了新型的建筑材料和建筑施工技術(shù)等，而實(shí)際上建筑施工的具體操作流程并沒(méi)有發(fā)生任何改變。這些建筑結(jié)構(gòu)，即使在外觀上沒(méi)有獨(dú)特的設(shè)計(jì)，但是，因?yàn)樗麄冊(cè)S多數(shù)值都是超過(guò)了國(guó)家基本規(guī)定的，因此必然存在安全隱患和不足之處，將其納入為不規(guī)則建筑中，便于國(guó)家的監(jiān)管部門更加嚴(yán)格的進(jìn)行審核，趨利避害，是一種進(jìn)步的管理理念。

二、不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

1優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在不改變?cè)胁灰?guī)則建筑外觀的基本前提之下，盡量實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化，具體可以通過(guò)以下幾個(gè)方式：（1）最大限度的保障平面結(jié)構(gòu)的規(guī)則，不規(guī)則的外觀設(shè)計(jì)可以是不規(guī)則平面搭建而成，也可以利用規(guī)則平面進(jìn)行組合，顯然規(guī)則平面的受力更加均勻，建筑結(jié)構(gòu)的安全性更高；（2）對(duì)平面凸凹不規(guī)則結(jié)構(gòu)；（3）對(duì)樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)。

2選擇合理的計(jì)算分析方法。對(duì)于地震發(fā)生后建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力的估算，目前有不同的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算公式，由于這是一個(gè)不可預(yù)測(cè)的高難度工作，因此，目前還沒(méi)有明確具體哪一種計(jì)算更科學(xué)有效，但是有一點(diǎn)可以肯定，無(wú)論是哪種計(jì)算，都要求最終的結(jié)果符合國(guó)家的基本規(guī)定。常用的結(jié)構(gòu)分析方法有：（1）底部剪力法。（2）振型分解反應(yīng)譜法。（3）彈性時(shí)程分析方法。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合建筑施工的實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的選擇。

3強(qiáng)化抗震措施。地震是建筑結(jié)構(gòu)中面臨最大的安全隱患，對(duì)不規(guī)則建筑設(shè)計(jì)而言，其威脅性更大。強(qiáng)化抗震舉措，是保障建筑結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)固性的根本保障。由于不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)各個(gè)區(qū)域的受力數(shù)值存在極大的差異性，無(wú)論是檢測(cè)還是計(jì)算都有極高的難度，即使可以利用計(jì)算機(jī)軟件程序進(jìn)行具體計(jì)算，其結(jié)果也會(huì)存在較大的誤差。因此，強(qiáng)化抗震措施既是不規(guī)則建筑施工中的重點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)極大的難點(diǎn)，需要進(jìn)行不斷的技術(shù)研究。

三、不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的電算參數(shù)設(shè)置

電算參數(shù)的設(shè)置是保障不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的一個(gè)重要步驟，這項(xiàng)工作不僅要求工作人員具有一定的施工設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要求相關(guān)的監(jiān)管部門實(shí)行嚴(yán)格監(jiān)控，只有這樣雙管齊下，才能保障不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的使用安全性，具體需要從以下幾個(gè)層次來(lái)分析：

1 扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)。從理論分析和工程實(shí)例計(jì)算得知，非耦聯(lián)計(jì)算通常用于平面結(jié)構(gòu)。因此，空間分析軟件 SATWE 取消了是否選擇扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的選項(xiàng)，在結(jié)構(gòu)計(jì)算中總考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的影響，顯然這對(duì)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析是十分有利的。

2 振型數(shù)量?！陡咭?guī)》規(guī)定，抗震計(jì)算時(shí)，宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于 15，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的 90%。為了保證抗震計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，必須選取足夠多的振型數(shù)量，使有效質(zhì)量系數(shù)大于 0.9。

3 雙向地震。我們國(guó)家對(duì)于建筑物的抗震數(shù)值和抗震設(shè)計(jì)理念等都有明確的法律條文規(guī)定，國(guó)家規(guī)定，如果建筑過(guò)程中使用的不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，那么未來(lái)保障同等條件下的抗震能力，必須實(shí)施雙向抗震建筑施工舉措。同時(shí)，各個(gè)監(jiān)管部門必須對(duì)于雙向抗震施工進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管，沒(méi)有進(jìn)行雙向抗震設(shè)計(jì)的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)不能審批其進(jìn)行建設(shè)施工。

4 設(shè)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(dāng)然這個(gè)彈性的數(shù)值具有明確的范圍，彈性數(shù)值過(guò)大，則建筑的整體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，彈性數(shù)值過(guò)小，則會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，因此，在進(jìn)行施工建設(shè)初期，應(yīng)該對(duì)樓板的質(zhì)量和樓板的各項(xiàng)屬性都進(jìn)行嚴(yán)格的審查，合格后的樓板才能運(yùn)進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)。

結(jié)語(yǔ)

總之，我們首先需要明確，隨著社會(huì)的進(jìn)步，人美審美觀念的轉(zhuǎn)變，以及各項(xiàng)建設(shè)施工技術(shù)的成熟，不規(guī)則的建筑必將成為人們推崇的一項(xiàng)建筑趨勢(shì)，它不僅能夠帶給人們別樣的審美價(jià)值，還能夠成為一個(gè)城市或者是一個(gè)地域的代表性建筑，因此，應(yīng)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(shè)施工的質(zhì)量。但是不規(guī)則建筑的出現(xiàn)和興建并不代表人們的建筑可以為所欲為。近年來(lái)，一些地區(qū)屢屢出現(xiàn)各種奇葩的建筑，他們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的范圍，因此，不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的推新而不是推奇，國(guó)家應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)那些特殊建筑的審批力度，嚴(yán)格規(guī)范建筑行業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1]北京市建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則（結(jié)構(gòu)專業(yè)）[Z].

[2]徐培福，等.復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.