高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)思考與分析

王濤

摘 要：本文首先對常見的不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行了闡述，然后分析了高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，最后對高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行了探究，主要包含設(shè)計(jì)布局的科學(xué)，相對偏心距對建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要性，以及提高抗剪強(qiáng)度，確保建筑抗壓能力。希望對以后高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑;不規(guī)則;設(shè)計(jì);探析

1.常見的不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型

目前建筑設(shè)計(jì)行業(yè)將不規(guī)則結(jié)構(gòu)主要分為兩類，豎向不規(guī)則與平面不規(guī)則。豎向不規(guī)則指的是樓層的豎向結(jié)構(gòu)承載力突變、豎向構(gòu)件不連續(xù)、側(cè)向剛度不規(guī)則等;平面不規(guī)則指的是扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，凹凸不規(guī)則，樓板局部不連續(xù)等。

1.1豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)

（1）豎向結(jié)構(gòu)承載力突變：樓層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力與相鄰的上一層相比，小于上一層的80%。如圖1所示：

（2）側(cè)向剛度不規(guī)則：某一層的側(cè)向剛度與上一層相比，小于上一層70%，或者小于上三層的側(cè)向剛度平均值的80%;除卻最頂層和出屋面小建筑，局部收進(jìn)的水平向尺寸大于下一層的25%。

（3）豎向構(gòu)件不連續(xù)：樓層的豎向抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力通過水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞。

1.2平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)

（1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：某一樓層中最大彈性水平位移大于該樓層兩端彈性水平位移平均值的1.2倍。

（2）凹凸不規(guī)則：樓層平面凹進(jìn)的側(cè)面部分大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%。如圖2所示：

（3）樓板局部不連續(xù)：指樓板的尺寸和平面剛度發(fā)生變化，例如樓板的寬度小于該層樓板典型寬度的50%。

2.不規(guī)則設(shè)計(jì)在高層建筑中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

2.1不規(guī)則設(shè)計(jì)在高層建筑中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

（1）對高層建筑來說，其不規(guī)則結(jié)構(gòu)的原理打破了人們的對傳統(tǒng)建筑形象的看法，使得建筑設(shè)計(jì)不再是過去必須對稱、協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)方式，而是可以讓設(shè)計(jì)師充分發(fā)揮自己的個性、大膽的突破等，也為建筑設(shè)計(jì)行業(yè)增添了新的色彩，推動了當(dāng)今建筑藝術(shù)文化的個性化發(fā)展[1]。

（2）隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，高層建筑不規(guī)則設(shè)計(jì)也推動了藝術(shù)文化的不斷突破、創(chuàng)新，不規(guī)則設(shè)計(jì)的理念已經(jīng)逐漸融入到人們的生活中，成為人們對高層建筑新的審美觀念，使得城市建筑更加豐富多樣，具有特點(diǎn)的高層建筑會成為城市的地標(biāo)，推動了城市的發(fā)展，展現(xiàn)了現(xiàn)代化城市個性化的潮流與觀念。

2.2不規(guī)則設(shè)計(jì)在高層建筑中應(yīng)用的缺點(diǎn)

（1）在高層建筑的不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)雖然能夠有效提高建筑的美觀度，但是從建筑的質(zhì)量方面來看，容易造成一些問題的出現(xiàn)，比如建筑的質(zhì)量、承受力、剛度等，都容易發(fā)生偏差或者偏移等現(xiàn)象。因此，在不規(guī)則的設(shè)計(jì)中，容易造成建筑的諸多安全隱患或者質(zhì)量問題[2]。

（2）從實(shí)際施工來看，不規(guī)則的建筑無論從人力、工期、還是成本上都比一般的建筑消耗更多。另外，從抗震抗災(zāi)能力上來看，不規(guī)則的建筑比一般建筑也更容易受到破壞。

3.不規(guī)則設(shè)計(jì)在高層建筑中具體應(yīng)用策略

在進(jìn)行高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)國家設(shè)計(jì)院的相關(guān)規(guī)章制度來進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要對不規(guī)則結(jié)構(gòu)自身的特征，有針對性的進(jìn)行設(shè)計(jì)分析應(yīng)用。

3.1合理布局地面空間實(shí)現(xiàn)建筑平衡

在對高層建筑進(jìn)行不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要重點(diǎn)考慮建筑的穩(wěn)定性和平衡性。為此，就需要設(shè)計(jì)師對建筑區(qū)域的地面空間進(jìn)行合理、科學(xué)的規(guī)劃，使建筑物能夠保持平衡、應(yīng)定的最佳狀態(tài)。這樣即使進(jìn)行了不規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)，也能保證建筑物是非常穩(wěn)定平衡的，避免不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷對建筑造成不良影響。

3.2保證相對偏心距的處在正常范圍，進(jìn)而確保建筑的穩(wěn)定可靠

由于是不規(guī)則結(jié)構(gòu)的高層建筑，都會造成建筑出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)偏高的現(xiàn)象，而扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與高層建筑結(jié)構(gòu)相對偏心距有著非常大的關(guān)系。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就需要保證高層建筑的相對偏心距保持在合理的范圍內(nèi)。首先要對建筑的每一個結(jié)構(gòu)面進(jìn)行反復(fù)的計(jì)算，避免計(jì)算上的錯誤;其次要對建筑的布局進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，結(jié)合場地的真實(shí)情況，確保布局安全可靠;最后組織專家開展技術(shù)指導(dǎo)，再次對數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，做到算無遺漏。建筑的屬性事關(guān)重大，設(shè)計(jì)和施工必須基于安全的基礎(chǔ)上。

3.3提高抗剪強(qiáng)度，確保建筑抗壓能力

高層建筑難免會遇到各種各樣的自然災(zāi)害，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到地震、雷擊等自然災(zāi)害，并對建筑的承受力進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。正常情況下，對高層建筑進(jìn)行不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮的就是抗震規(guī)范的要求，再結(jié)合建筑的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，通過提升高層建筑的周邊抗扭轉(zhuǎn)構(gòu)件的抗剪力，提高抗剪強(qiáng)度，能夠有效的提高建筑的抗壓能力，避免外力對建筑的破壞及損失。

總結(jié)

對于建筑行業(yè)來說，高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，滿足了大眾追求不一樣的美的需求。而不規(guī)則結(jié)構(gòu)存在著一定的隱患，設(shè)計(jì)時(shí)必須要保證建筑物的各項(xiàng)屬性符合我國相關(guān)法規(guī)的要求，才能彌補(bǔ)不規(guī)則結(jié)構(gòu)造成的缺陷，進(jìn)而使高層建筑兼?zhèn)涿烙^和安全穩(wěn)定，對高層建筑的發(fā)展有著積極的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]史霄.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性的運(yùn)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，（36）：943.

[2]張盼盼.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不規(guī)則性研究與應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，（32）：1021.