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[摘要] 现代生活中高层建筑结构型式越来越复杂, 相比之下不规则的建筑结构型式往往更适应市场需求,但却较难满足规范要求。不规则高层建筑的不规则性,对其结构设计提出了更高的难度和要求。要达到既适应市场需求,又满足规范要求,并且结构构件安全,使用功能适用,结构造价适宜的设计目标，除了进行必要的抗震计算分析外,更重要的是结构设计。
[关键词] 高层建筑；不规则性；结构设计；核心问题
中圖分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着社会经济的进步和人们思想观念的不断更新，严格意义的规则建筑已经不在引领潮流，取而代之的则是大批设计标新立异，个性鲜明的建筑物，如北京鸟巢、中央电视台新大楼等。大量涌现的现代新型建筑物几乎都是不规则或很不规则的，它们的出现既给城市建设带来了新鲜活泼的面貌，又给建筑设计施工人员提出了严峻的挑战，也成为工程设计中必须解决的重要课题。
1建筑结构不规则性
1.1平面不规则结构
1)扭转的不规则结构：位移比大于 1.2。
2)凸凹的不规则结构：①平面过于狭长；②凹进去的部分太多；③凸出部分过细。
3)楼板局部不连续的结构：①在楼板上开洞凹入，起作用的楼板宽度应该小于其普通楼板宽度的 1/2；②楼板的开洞面积大于本层楼面积的 1/3 ；③平面为细腰形或楼层出现错层。
1.2竖向不规则结构
1）侧向刚度不规则的结构：①侧向刚度小于相邻上部楼层的3/4或相邻三层楼层平均值的 4/5；②高层建筑上部楼层的收进部位与室外地面高度差大于房屋高度的 1/5或大于其下一层的 1/4 ；③高层建筑下部楼层的水平尺寸小于上部尺寸的9/10并且水平尺寸大于 4m；④结构顶部因为取消墙柱而形成的空旷建筑。
2）竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递。
3）楼层承载力突变：A 级高层建筑的层间受承载力比小于 4/5；B 级高层小于 3/4。
1.3复杂高层结构和超出规范结构
1）典型的有带有转换层、加强层、错层、连体、多塔楼等的结构。
2）超高超限的结构，其高度超过了规范规定的最大高，或其超过了规范规定的其最大最小限值；
3）新型结构，我们在这里特指采用最新材料、新工艺技术建造的建筑并且规范没有涉及到的新的建筑结构类型。
2高层建筑结构的对称性、均匀性
高层建筑的主体抗侧力结构一般是与两个主轴方向的刚度和变形特性比较相近。这么说来是因为实际的高层建筑结构都是三维立体的空间,而且地震荷载、风荷载的方向不稳定。如果要获得良好的抗震抗风性能，就要保证抗侧力结构的两个主轴方向的刚度相对均匀。
高层建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀、不要突变。这里主要是指主题结构的剪切刚度不要突变。这种均匀的高层建筑可以避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏,尤以强震区的高层建筑结构特别注意。
高层建筑主体抗侧力结构的平面布置,应注意同一主体方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀,应避免在主体结构布置中某一、二片刚度别大而延性较差的结构。同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，水平荷载作用下应力分布将比较均匀，是有利于结构抗震延性的实现。
不但中央核心与周边结构的刚度要协调均匀，而且还保证主体结构具有较好的抗扭刚度,这样的高层建筑主体抗侧力结构水平布置是可以避免高层建筑物在地震荷载或风荷载的扭矩作用下产生扭转变形而致使结构或非结构构件损坏。
3荷载的传力直接
3．1 垂直荷载的传力直接
楼面盖梁系的布置，尽量使垂直荷载以最短的路径传递到竖向构件墙柱上去。一般情况下，在实际结构布置中是依靠构件的竖向刚度来传递转移，也就是说刚度大的构件可以承受更多的荷载。
竖向构件的布置，应尽量使竖向构件在垂直荷载作用下的压应力水平接近均匀，以避免竖向构件之间压应力的二次转移。要注意使基础反力水平接近、刚度均匀。当然竖向构件在垂直荷载下压应力水平绝对的一致是不可能的，垂直荷载下竖向构件压应力水平的调整协调十分复杂，它取决于整体结构的实际施工构成，实际的垂直荷载作用的时间、混凝土材料等。
转化结构的布置，应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直荷载通过转换层一次至多二次转换即能传递到下部结构的竖向构件上去。要求在进行带转换层建筑结构设计时，建筑师、结构工程师要密切配合，上部、下部建筑结构要贯穿一体整体考虑设计，不能顾此失
彼、互补相干。
3．2 水平荷载的传力直接
风荷载是高层建筑结构经常承受的重要水平荷载。 整体看来，高层建筑结构在风荷载作用下要满足结构顶点水平位移、层间水平位移的一定的限值要求，避免因整体结构过大的侧向变形对结构产生不利的附加 P-Δ 效应和引起非结构构件填充墙、 幕墙、 电梯的破坏，从而影响建筑的正常使用。 首先作用在建筑物表面的墙体、门窗等建筑配件上的是风荷载，进而再传递到周边竖向构件上来，而后通过整体结构逐层下传递到基础，这就要求它们要有足够的强度、刚度来承受直接的风荷载作用。
地震荷载是高层建筑结构必须要考虑所发生的重要水平荷载。地震荷载是由于地面运动而引起地面以上建筑结构受迫振动产生的动力荷载。 地震作用实际上是一种惯性力。 由于地震波引起房屋基础下的土体的晃动，继而致使房屋的上部结构发生摇晃和颠簸，使结构自身受到了力的作用，这种力的作用，就称为地震作用。 鉴于地震波在土体中的传播特性， 地震作用有水平方向和竖向方向两种，而对高层建筑结构影响大的，是水平方向的地震作用或称为水平地震作用。 所以在设计中要考虑水平地震作用，只有在 9 度设防的高裂度区，才同时又考虑竖向地震作用。
4结构的合理刚度
4．1 楼屋盖结构的合理刚度
楼屋盖结构的刚度合理， 主要是指盖梁板断面尺寸选择合理、布置适当。楼屋盖结构刚度过小会造成梁板的变形，容易对地面装修造成破坏；楼屋盖结构的刚度过大，则梁板的断面加大，自重增加占据的空间过大，增加建筑物的成本的同时也影响建筑使用。
4.2 主体抗侧力结构的合理刚度
高层建筑结构设计的重要指标之一是要求具有刚度合理的主体抗侧力结构。 必须要保证的是在水平位移、整体刚度、强度延性的要求下主体抗侧力结构的刚度要满足规范规定，从而保证高层建筑结构能正常工作。特别要指出的是，高层建筑结构抗侧力结构的刚度不宜过大，应该合理。（1）如果主体抗侧力结构拥有过大的刚度，会使结构基本自振周期缩短，地震荷载加大，结构承受力加大，进而造成地基基础的负担加大，相应的结构的断面和相应的构造配筋需要相对增加，在经济方面造成不利影响。 （2）如果主体抗侧力结构拥有过大的刚度，也要占据较大的面积空间，进而降低建筑平面利用系数，从建筑利用角度来看同样不合理。
反过来说，满足和略大于规范限值的刚度才是合理的高层建筑结构主体抗侧力结刚度，；不可以靠加大结构断面尺寸来获取更大刚度，相反有时效果会会适得其反，必须靠合理的结构构造和精心设计来获取结构的延性和安全的储备。并且如果必要配筋构造措施没有同步完成，则会造成结构的隐患，不仅损坏了结构的延性和安全度，在经济效益方面也会大打折扣。
结束语
在现代城市建设中，正是不规则的建筑结构这些造型新颖别致的不规则建筑物，给商业居住生活环境带来个性十足，别具一格的人文景观。因此，只要抓住解决高层建筑不规则的核心问题，深入领会规范的精神，把握住工程的实际情况，抓住优化设计方案，合理选择计算方法和计算参数，认真分析薄弱部位和地震力调整，强化抗震构造措施等环节，就能使遇到的问题迎刃而解。
[参考文献]
［1］建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
［2］高层建筑混凝土结构技术[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3] 复杂高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2005
[关键词] 高层建筑；不规则性；结构设计；核心问题
中圖分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着社会经济的进步和人们思想观念的不断更新，严格意义的规则建筑已经不在引领潮流，取而代之的则是大批设计标新立异，个性鲜明的建筑物，如北京鸟巢、中央电视台新大楼等。大量涌现的现代新型建筑物几乎都是不规则或很不规则的，它们的出现既给城市建设带来了新鲜活泼的面貌，又给建筑设计施工人员提出了严峻的挑战，也成为工程设计中必须解决的重要课题。
1建筑结构不规则性
1.1平面不规则结构
1)扭转的不规则结构：位移比大于 1.2。
2)凸凹的不规则结构：①平面过于狭长；②凹进去的部分太多；③凸出部分过细。
3)楼板局部不连续的结构：①在楼板上开洞凹入，起作用的楼板宽度应该小于其普通楼板宽度的 1/2；②楼板的开洞面积大于本层楼面积的 1/3 ；③平面为细腰形或楼层出现错层。
1.2竖向不规则结构
1）侧向刚度不规则的结构：①侧向刚度小于相邻上部楼层的3/4或相邻三层楼层平均值的 4/5；②高层建筑上部楼层的收进部位与室外地面高度差大于房屋高度的 1/5或大于其下一层的 1/4 ；③高层建筑下部楼层的水平尺寸小于上部尺寸的9/10并且水平尺寸大于 4m；④结构顶部因为取消墙柱而形成的空旷建筑。
2）竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递。
3）楼层承载力突变：A 级高层建筑的层间受承载力比小于 4/5；B 级高层小于 3/4。
1.3复杂高层结构和超出规范结构
1）典型的有带有转换层、加强层、错层、连体、多塔楼等的结构。
2）超高超限的结构，其高度超过了规范规定的最大高，或其超过了规范规定的其最大最小限值；
3）新型结构，我们在这里特指采用最新材料、新工艺技术建造的建筑并且规范没有涉及到的新的建筑结构类型。
2高层建筑结构的对称性、均匀性
高层建筑的主体抗侧力结构一般是与两个主轴方向的刚度和变形特性比较相近。这么说来是因为实际的高层建筑结构都是三维立体的空间,而且地震荷载、风荷载的方向不稳定。如果要获得良好的抗震抗风性能，就要保证抗侧力结构的两个主轴方向的刚度相对均匀。
高层建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀、不要突变。这里主要是指主题结构的剪切刚度不要突变。这种均匀的高层建筑可以避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏,尤以强震区的高层建筑结构特别注意。
高层建筑主体抗侧力结构的平面布置,应注意同一主体方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀,应避免在主体结构布置中某一、二片刚度别大而延性较差的结构。同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，水平荷载作用下应力分布将比较均匀，是有利于结构抗震延性的实现。
不但中央核心与周边结构的刚度要协调均匀，而且还保证主体结构具有较好的抗扭刚度,这样的高层建筑主体抗侧力结构水平布置是可以避免高层建筑物在地震荷载或风荷载的扭矩作用下产生扭转变形而致使结构或非结构构件损坏。
3荷载的传力直接
3．1 垂直荷载的传力直接
楼面盖梁系的布置，尽量使垂直荷载以最短的路径传递到竖向构件墙柱上去。一般情况下，在实际结构布置中是依靠构件的竖向刚度来传递转移，也就是说刚度大的构件可以承受更多的荷载。
竖向构件的布置，应尽量使竖向构件在垂直荷载作用下的压应力水平接近均匀，以避免竖向构件之间压应力的二次转移。要注意使基础反力水平接近、刚度均匀。当然竖向构件在垂直荷载下压应力水平绝对的一致是不可能的，垂直荷载下竖向构件压应力水平的调整协调十分复杂，它取决于整体结构的实际施工构成，实际的垂直荷载作用的时间、混凝土材料等。
转化结构的布置，应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直荷载通过转换层一次至多二次转换即能传递到下部结构的竖向构件上去。要求在进行带转换层建筑结构设计时，建筑师、结构工程师要密切配合，上部、下部建筑结构要贯穿一体整体考虑设计，不能顾此失
彼、互补相干。
3．2 水平荷载的传力直接
风荷载是高层建筑结构经常承受的重要水平荷载。 整体看来，高层建筑结构在风荷载作用下要满足结构顶点水平位移、层间水平位移的一定的限值要求，避免因整体结构过大的侧向变形对结构产生不利的附加 P-Δ 效应和引起非结构构件填充墙、 幕墙、 电梯的破坏，从而影响建筑的正常使用。 首先作用在建筑物表面的墙体、门窗等建筑配件上的是风荷载，进而再传递到周边竖向构件上来，而后通过整体结构逐层下传递到基础，这就要求它们要有足够的强度、刚度来承受直接的风荷载作用。
地震荷载是高层建筑结构必须要考虑所发生的重要水平荷载。地震荷载是由于地面运动而引起地面以上建筑结构受迫振动产生的动力荷载。 地震作用实际上是一种惯性力。 由于地震波引起房屋基础下的土体的晃动，继而致使房屋的上部结构发生摇晃和颠簸，使结构自身受到了力的作用，这种力的作用，就称为地震作用。 鉴于地震波在土体中的传播特性， 地震作用有水平方向和竖向方向两种，而对高层建筑结构影响大的，是水平方向的地震作用或称为水平地震作用。 所以在设计中要考虑水平地震作用，只有在 9 度设防的高裂度区，才同时又考虑竖向地震作用。
4结构的合理刚度
4．1 楼屋盖结构的合理刚度
楼屋盖结构的刚度合理， 主要是指盖梁板断面尺寸选择合理、布置适当。楼屋盖结构刚度过小会造成梁板的变形，容易对地面装修造成破坏；楼屋盖结构的刚度过大，则梁板的断面加大，自重增加占据的空间过大，增加建筑物的成本的同时也影响建筑使用。
4.2 主体抗侧力结构的合理刚度
高层建筑结构设计的重要指标之一是要求具有刚度合理的主体抗侧力结构。 必须要保证的是在水平位移、整体刚度、强度延性的要求下主体抗侧力结构的刚度要满足规范规定，从而保证高层建筑结构能正常工作。特别要指出的是，高层建筑结构抗侧力结构的刚度不宜过大，应该合理。（1）如果主体抗侧力结构拥有过大的刚度，会使结构基本自振周期缩短，地震荷载加大，结构承受力加大，进而造成地基基础的负担加大，相应的结构的断面和相应的构造配筋需要相对增加，在经济方面造成不利影响。 （2）如果主体抗侧力结构拥有过大的刚度，也要占据较大的面积空间，进而降低建筑平面利用系数，从建筑利用角度来看同样不合理。
反过来说，满足和略大于规范限值的刚度才是合理的高层建筑结构主体抗侧力结刚度，；不可以靠加大结构断面尺寸来获取更大刚度，相反有时效果会会适得其反，必须靠合理的结构构造和精心设计来获取结构的延性和安全的储备。并且如果必要配筋构造措施没有同步完成，则会造成结构的隐患，不仅损坏了结构的延性和安全度，在经济效益方面也会大打折扣。
结束语
在现代城市建设中，正是不规则的建筑结构这些造型新颖别致的不规则建筑物，给商业居住生活环境带来个性十足，别具一格的人文景观。因此，只要抓住解决高层建筑不规则的核心问题，深入领会规范的精神，把握住工程的实际情况，抓住优化设计方案，合理选择计算方法和计算参数，认真分析薄弱部位和地震力调整，强化抗震构造措施等环节，就能使遇到的问题迎刃而解。
[参考文献]
［1］建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
［2］高层建筑混凝土结构技术[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3] 复杂高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2005