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摘 要：随着我国科技技术水平的逐步提升，我国建筑行业也在不断的发展。随着城市的不断扩建，设计者们为了迎合城市建设的发展需求，他们已经逐步更新了自己以往建筑物必须要对称、规则的观念，他们正试着建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑，如非对称、不规则的建筑结构物。基于此，文章对不规则高层建筑结构的类型及设计要点进行了分析，希望能更好的提高设计质量。
关键词：高层建筑；不规则结构；类型；设计
一、不规则高层建筑结构的标准
不规则高层建筑设计难度大，如果在设计中对结构整体处理不当，很容易导致高层建筑结构不稳定，给建筑施工和建筑使用寿命带来巨大影响。随着我国高层建筑设计领域的行业法规和规范的出台，对不规则高层建筑的结构设计要求日渐提高。根据高层建筑抗震规范和其他相关规定，不规则高层建筑结构可以分为一般不规则、特殊不规则和严重不规则三个类别。一般不规则是指在符合相关规定的，要求按照规范、规程和相关规定加强结构设计质量。特殊不规则则需要经过专家论证后，对项目结构设计进行综合考量，然后按照抗震要求和高层建筑结构设计要求采取加强措施。而严重不规则的建筑则是指不符合相关规范和规定，必须予以整改和调整的建筑设计。因此，在不规则高层建筑结构设计中，要尽量避免出现严重不规则的问题，确保结构不规则程度能够达到相关规范和规定的要求。
二、不规则高层建筑结构的类型
根据不规则高层建筑结构的表现，可以将不规则结构高层建筑分为平面不规则和竖向不规则两个类型。平面不规则和竖向不规则是两个大类，其中还包含很多小类型，具体分析如下。
1. 平面不规则
平面不规则主要包括楼板局部不连续、凹凸不规则、扭转不规则三种类型，这三种类型其表现各部相同，在建筑结构设计中处理方法也有所区别，在设计中主要从以下方面对不规则结构的设计进行考虑。
（1）平面质量偏心
高层建筑荷载大、高度高，因而平面质量偏心将会给结构稳定性带来严重影响。在平面不规则结构的设计中，平面质量偏心主要是由于结构构件设计导致的。如果对质量偏心不进行处理，不仅不符合相关规范、规定的要求，还会对结构施工和建筑使用安全带来影响。对于这种问题，可以采取加大边榀结构的方式，来降低偏心对建筑结构稳定性和抗震性能的影响。根据要求，对于建筑物垂直于地震方向，可以将投影长度5%作为建筑物质量偏心计算，从而降低质量偏心对结构稳定性的影响。
（2）平面刚度偏心
建筑的平面刚度包括平面内和平面外刚度两种，平面内刚度与荷载作用方向一致，平面外刚度则与荷载作用方向垂直。平面刚度偏心是由于建筑实际应用的结构构件与设计时模型差异导致，刚度偏心还可能是由于构件荷载不均衡以及施工环境不好导致。平面刚度的偏小在处理上比较容易，并且对建筑结构稳定性影响不十分严重，但由于平面刚度偏心难以完全避免，因此在结构设计中要采取优化设计的方式，降低平面刚度偏心量。
（3）平面强度偏心
平面应力和平面应变都是源自简化空间问题而设定的概念。平面应力是指所有的应力都在一个平面内，平面应变是指所有的应变都在一个平面内。一般来说，平面质量偏心和平面刚度偏心是两种非常常见的偏心现象，而我们却往往忽略强度偏心对结构造成的影响，在实际当中，所配制的混凝土、选用各种型号的钢筋以及钢构件都有很大的不确定性，这就导致了结构的设计强度与实际强度有很大的差异，在构件截面处会导致强度偏心的出现，施工与技术人员也难以控制该现象的发展，故不能忽略结构构件产生的平面偏心现象。
2. 竖向不规则
建筑设计中竖向不规则的现象也十分常见，例如广州塔“小蛮腰”，这种中间细、上下粗的外形正是竖向不规则的代表。竖向不规则会导致楼层承载力发生变化，如果在设计时忽略计算，很容易导致项目建设困难，并对项目的使用寿命和使用安全性带来影响。竖向不规则可以分为竖向抗侧力构件不规则、楼层承载力突变、侧向刚度不规则三种类型。在高层建筑结构设计中遇到竖向不规则，最重要的解决办法就是通过大量的数据模拟计算，降低竖向不规则对建筑结构稳定性的影响，确保建筑的安全性和使用寿命。
三、不规则高层建筑结构的设计策略
不规则高层建筑结构的设计一定要根据不规则的类型和方式，采取适当的策略来应对。不规则高层建筑结构的设计中采取的措施很多，但归纳总结分析，包含以下几种。
1. 减小建筑结构的相对偏心距
减小高层建筑结构相对偏心距，能够有效地降低建筑结构的扭转效应。而降低偏心距的方法，包括减小楼层位移比、调整建筑结构不规则平面布局、对建筑结构抗侧力构件进行调整等实现。建筑的偏心距一般与扭转效应呈线性关系，因此只要采取适当的策略降低偏心距，就能够降低建筑结构的扭转效应，从而提高建筑结构的稳定性。调整结构不规则平面布局，则需要进行大量细致的计算，优化选择最恰当的平面布局方案，实现对相对偏心距的有效控制。而对抗侧力构件进行调整，则能够使建筑整体的结构刚度分布更均衡，有助于提高建筑结构质量。
2. 调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比
有学者研究表明，建筑结构的扭转效应与结构的周期比的平方呈线性关系。根据这一特性，我们可以采取调整结构抗侧刚度和抗扭刚度比的方法，实现结构扭转效应的降低。为了实现这一目的，可以采取加强或加厚剪力墙或者在建筑结构边上设拉梁的方式实现。
3. 提高周边抗扭构件的抗剪力
抗震性能是不规则高层建筑能否通过审核的关键，为了做好不规则高层建筑的結构设计，最主要的就是提高建筑的抗震性能。想要实现建筑抗震性能的提高，仅仅采取调整结构布置是不足的，这是由于地震波给建筑带来的破坏是不规则的，不同时期的地震波形式也不同。而地震波的对建筑的这一不规则性作用力，将会加大建筑构件的剪力，如果建筑相关构件出现问题，则会直接导致建筑受到地震的破坏。
4. 防震缝设计
防震缝能够将建筑结构变为独立的结构单元，这对于提高建筑整体结构的稳定性意义重大。高层建筑设计中，防震缝能够发挥的作用更大。高层建筑的防震缝可以根据不同的建筑体系结构设计，通过防震缝设计来降低地震对整体结构的影响。如果在地震中由于地震波导致相邻基础结构破坏，那么防震缝能够避免其破坏力的传递，从而成为沉降缝，避免建筑开裂或坍塌。
四、结语
对于现代城市日益涌现的造型新颖别具一格的平面不规则建筑，结构设计人员应细心分析各种情况，找出结构的重点和薄弱点，因势利导克服不利因素，使整个结构在平面和竖向合理地布置结构刚度避免和减少结构可能出现的薄弱部位。提高了关键构件的塑性耗能能力，改善了整个结构的抗震性能，有效地保障了结构的安全。
参考文献
[1] 艾科宇. 有关高层建筑结构设计问题的探究[J]. 绿色环保建材. 2016（09）.
[2] 杨星. 不规则建筑结构的分析与设计[J]. 工程建设与设计. 2006（11）.
[3] 王丽丽. 试论不规则高层建筑结构设计的问题及对策[J]. 科技创新导报. 2009（07）.
[4] 张凯，刘洪兵，王巍峰，刘玮. 竖向不规则结构的抗震性能评估[J]. 振动与冲击. 2009（07）.
（作者单位：广东中山建筑设计院股份有限公司）
关键词：高层建筑；不规则结构；类型；设计
一、不规则高层建筑结构的标准
不规则高层建筑设计难度大，如果在设计中对结构整体处理不当，很容易导致高层建筑结构不稳定，给建筑施工和建筑使用寿命带来巨大影响。随着我国高层建筑设计领域的行业法规和规范的出台，对不规则高层建筑的结构设计要求日渐提高。根据高层建筑抗震规范和其他相关规定，不规则高层建筑结构可以分为一般不规则、特殊不规则和严重不规则三个类别。一般不规则是指在符合相关规定的，要求按照规范、规程和相关规定加强结构设计质量。特殊不规则则需要经过专家论证后，对项目结构设计进行综合考量，然后按照抗震要求和高层建筑结构设计要求采取加强措施。而严重不规则的建筑则是指不符合相关规范和规定，必须予以整改和调整的建筑设计。因此，在不规则高层建筑结构设计中，要尽量避免出现严重不规则的问题，确保结构不规则程度能够达到相关规范和规定的要求。
二、不规则高层建筑结构的类型
根据不规则高层建筑结构的表现，可以将不规则结构高层建筑分为平面不规则和竖向不规则两个类型。平面不规则和竖向不规则是两个大类，其中还包含很多小类型，具体分析如下。
1. 平面不规则
平面不规则主要包括楼板局部不连续、凹凸不规则、扭转不规则三种类型，这三种类型其表现各部相同，在建筑结构设计中处理方法也有所区别，在设计中主要从以下方面对不规则结构的设计进行考虑。
（1）平面质量偏心
高层建筑荷载大、高度高，因而平面质量偏心将会给结构稳定性带来严重影响。在平面不规则结构的设计中，平面质量偏心主要是由于结构构件设计导致的。如果对质量偏心不进行处理，不仅不符合相关规范、规定的要求，还会对结构施工和建筑使用安全带来影响。对于这种问题，可以采取加大边榀结构的方式，来降低偏心对建筑结构稳定性和抗震性能的影响。根据要求，对于建筑物垂直于地震方向，可以将投影长度5%作为建筑物质量偏心计算，从而降低质量偏心对结构稳定性的影响。
（2）平面刚度偏心
建筑的平面刚度包括平面内和平面外刚度两种，平面内刚度与荷载作用方向一致，平面外刚度则与荷载作用方向垂直。平面刚度偏心是由于建筑实际应用的结构构件与设计时模型差异导致，刚度偏心还可能是由于构件荷载不均衡以及施工环境不好导致。平面刚度的偏小在处理上比较容易，并且对建筑结构稳定性影响不十分严重，但由于平面刚度偏心难以完全避免，因此在结构设计中要采取优化设计的方式，降低平面刚度偏心量。
（3）平面强度偏心
平面应力和平面应变都是源自简化空间问题而设定的概念。平面应力是指所有的应力都在一个平面内，平面应变是指所有的应变都在一个平面内。一般来说，平面质量偏心和平面刚度偏心是两种非常常见的偏心现象，而我们却往往忽略强度偏心对结构造成的影响，在实际当中，所配制的混凝土、选用各种型号的钢筋以及钢构件都有很大的不确定性，这就导致了结构的设计强度与实际强度有很大的差异，在构件截面处会导致强度偏心的出现，施工与技术人员也难以控制该现象的发展，故不能忽略结构构件产生的平面偏心现象。
2. 竖向不规则
建筑设计中竖向不规则的现象也十分常见，例如广州塔“小蛮腰”，这种中间细、上下粗的外形正是竖向不规则的代表。竖向不规则会导致楼层承载力发生变化，如果在设计时忽略计算，很容易导致项目建设困难，并对项目的使用寿命和使用安全性带来影响。竖向不规则可以分为竖向抗侧力构件不规则、楼层承载力突变、侧向刚度不规则三种类型。在高层建筑结构设计中遇到竖向不规则，最重要的解决办法就是通过大量的数据模拟计算，降低竖向不规则对建筑结构稳定性的影响，确保建筑的安全性和使用寿命。
三、不规则高层建筑结构的设计策略
不规则高层建筑结构的设计一定要根据不规则的类型和方式，采取适当的策略来应对。不规则高层建筑结构的设计中采取的措施很多，但归纳总结分析，包含以下几种。
1. 减小建筑结构的相对偏心距
减小高层建筑结构相对偏心距，能够有效地降低建筑结构的扭转效应。而降低偏心距的方法，包括减小楼层位移比、调整建筑结构不规则平面布局、对建筑结构抗侧力构件进行调整等实现。建筑的偏心距一般与扭转效应呈线性关系，因此只要采取适当的策略降低偏心距，就能够降低建筑结构的扭转效应，从而提高建筑结构的稳定性。调整结构不规则平面布局，则需要进行大量细致的计算，优化选择最恰当的平面布局方案，实现对相对偏心距的有效控制。而对抗侧力构件进行调整，则能够使建筑整体的结构刚度分布更均衡，有助于提高建筑结构质量。
2. 调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比
有学者研究表明，建筑结构的扭转效应与结构的周期比的平方呈线性关系。根据这一特性，我们可以采取调整结构抗侧刚度和抗扭刚度比的方法，实现结构扭转效应的降低。为了实现这一目的，可以采取加强或加厚剪力墙或者在建筑结构边上设拉梁的方式实现。
3. 提高周边抗扭构件的抗剪力
抗震性能是不规则高层建筑能否通过审核的关键，为了做好不规则高层建筑的結构设计，最主要的就是提高建筑的抗震性能。想要实现建筑抗震性能的提高，仅仅采取调整结构布置是不足的，这是由于地震波给建筑带来的破坏是不规则的，不同时期的地震波形式也不同。而地震波的对建筑的这一不规则性作用力，将会加大建筑构件的剪力，如果建筑相关构件出现问题，则会直接导致建筑受到地震的破坏。
4. 防震缝设计
防震缝能够将建筑结构变为独立的结构单元，这对于提高建筑整体结构的稳定性意义重大。高层建筑设计中，防震缝能够发挥的作用更大。高层建筑的防震缝可以根据不同的建筑体系结构设计，通过防震缝设计来降低地震对整体结构的影响。如果在地震中由于地震波导致相邻基础结构破坏，那么防震缝能够避免其破坏力的传递，从而成为沉降缝，避免建筑开裂或坍塌。
四、结语
对于现代城市日益涌现的造型新颖别具一格的平面不规则建筑，结构设计人员应细心分析各种情况，找出结构的重点和薄弱点，因势利导克服不利因素，使整个结构在平面和竖向合理地布置结构刚度避免和减少结构可能出现的薄弱部位。提高了关键构件的塑性耗能能力，改善了整个结构的抗震性能，有效地保障了结构的安全。
参考文献
[1] 艾科宇. 有关高层建筑结构设计问题的探究[J]. 绿色环保建材. 2016（09）.
[2] 杨星. 不规则建筑结构的分析与设计[J]. 工程建设与设计. 2006（11）.
[3] 王丽丽. 试论不规则高层建筑结构设计的问题及对策[J]. 科技创新导报. 2009（07）.
[4] 张凯，刘洪兵，王巍峰，刘玮. 竖向不规则结构的抗震性能评估[J]. 振动与冲击. 2009（07）.
（作者单位：广东中山建筑设计院股份有限公司）