對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須重視其平面布置的規(guī)則性。一旦高層建筑平面設(shè)計(jì)不規(guī)則，將會(huì)造成安全事故的產(chǎn)生，這主要是因?yàn)橐坏┙Y(jié)構(gòu)不規(guī)則，其平面質(zhì)量中心和剛度中心將無法集中在一點(diǎn)，最終結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。更為嚴(yán)重的情況下，將直接破壞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以，對(duì)此課題進(jìn)行研究具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 基于平面不規(guī)則性的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(1)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水平力是其中重要的影響因素。一般在對(duì)多層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須將結(jié)構(gòu)豎向荷載因素放在首要位置分析。相關(guān)資料顯示結(jié)構(gòu)自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，與建筑高度的一次方成正比;然而，水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)造產(chǎn)生的影響是十分不同的，其主要是與建筑結(jié)構(gòu)高度的兩次方成正比。換個(gè)角度思考，如果建筑物的高度達(dá)到要求，則豎向荷載將會(huì)變成一個(gè)定值。相對(duì)于作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，它的數(shù)值變化較為特殊，其主要隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的變化。

(2)降低高層建筑自身的重量。在具體的施工過程中，減輕高層建筑自重顯得尤為重要。依據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，得出一個(gè)結(jié)論:地震效應(yīng)與建筑的重量成正比。根據(jù)以上關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)降低房屋自重是提高結(jié)構(gòu)性能的最佳途徑。如果增大高層建筑的重量，那么其結(jié)構(gòu)承受的地震剪力將會(huì)越大，地震作用傾覆力矩越大。與此相對(duì)應(yīng)，最終將導(dǎo)致附加彎矩加大，降低高層建筑的使用性能。

(3)作為一個(gè)重要的控制指標(biāo)，側(cè)移與建筑物的高度是有一定關(guān)系的。隨著高層建筑的興起，結(jié)構(gòu)側(cè)移日益成為影響高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。除此之外，由于建筑物的高度在增加，導(dǎo)致新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系不斷涌現(xiàn)，一段時(shí)間后側(cè)向位移將會(huì)明顯增大。綜合以上因素分析，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須重視抗推剛度因素。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性有關(guān)的問題

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性及均勻性的體現(xiàn)

(1)在實(shí)際操作中可以發(fā)現(xiàn)，高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向的剛度幾乎接近一致，并且它的變形特性十分相同。在具體的設(shè)計(jì)過程中，由于高層建筑結(jié)構(gòu)大多為三緯空間，所以導(dǎo)致其地震、風(fēng)荷載的方向比較隨意;實(shí)踐證明，只有兩個(gè)主軸方向的剛度相對(duì)較好，抗震抗風(fēng)的效果比較優(yōu)越。

(2)這集中體現(xiàn)在高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)沿豎向斷面構(gòu)成變化方面，必須防止其產(chǎn)生突變。簡單地說，即保持其主體結(jié)構(gòu)剪切剛度的穩(wěn)定性。采用這種高層建筑，可以防止薄弱層受到損害，進(jìn)而影響到整體結(jié)構(gòu)的完整性，特別是對(duì)于強(qiáng)震區(qū)的一些建筑物而言。

(3)在對(duì)高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須保持同一主體方向的剛度均勻，防止其主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)某一、二片剛度較大的情況，對(duì)結(jié)構(gòu)延性造成不利影響。滿足以上要求，則可以使水平荷載作用下的應(yīng)力分布相對(duì)合理，實(shí)現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則抗震延性的目標(biāo)。

(4)此過程中有一點(diǎn)必須引起足夠重視，即中央核心與周邊結(jié)構(gòu)的剛度的協(xié)調(diào)能力，這對(duì)于主體結(jié)構(gòu)的抗扭剛度有著直接關(guān)系。

2.2 荷載的傳力直接

垂直荷載的定義容易被理解，它是一種活荷載，產(chǎn)生于建筑物本身和它的樓層、屋面。這是建筑結(jié)構(gòu)中最為基本的一種荷載力，它對(duì)建筑物的作用時(shí)間長。通常在建筑物結(jié)構(gòu)中，垂直荷載的傳力主要是指樓屋蓋梁板垂直荷載的受力點(diǎn)、線、通過樓屋面板、梁將垂直荷載傳遞到豎向構(gòu)件墻、柱，最終由墻柱逐層傳遞到基礎(chǔ)。一般而言，風(fēng)荷載是常見高層建筑結(jié)構(gòu)中必不可少的水平荷載。另外，高層建筑結(jié)構(gòu)不能超過風(fēng)震加速度的最大額度，這是為了避免造成建筑物的振動(dòng)過大，直接影響到其使用效果。

2.3 結(jié)構(gòu)的合理剛度

(1)樓屋蓋結(jié)構(gòu)的合理剛度。這個(gè)概念的理論性較強(qiáng)，在生活中的要求為使樓屋蓋梁板斷面尺寸的選擇和布置滿足要求。一旦樓屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度不符合要求，那么將造成梁板發(fā)生變形，對(duì)建筑物的美觀造成影響。情況相對(duì)嚴(yán)重的，其裝修、填充墻、門窗也會(huì)受到不同程度的損壞;一旦樓屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度超出范圍，將會(huì)增加高層建筑物結(jié)構(gòu)自重。這樣一來，建筑的成本就大大地上升了。

(2)主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的合理剛度。它是整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度必須符合幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，比如水平位移、整體剛度等。只有這樣，才能確保高層建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)效性。最后，值得指出的一點(diǎn)是，這個(gè)數(shù)值不宜太大，過大的剛度對(duì)結(jié)構(gòu)有著不利的影響。

3 關(guān)于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生的原因分析以及控制

3.1 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生的原因分析

(1)外界因素。地震波通過地面時(shí)的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的過程，這主要是因?yàn)樗鼽c(diǎn)的周期和相位存在較大差異。地面質(zhì)點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)是不相同的，所以能夠使地面的每一部分在產(chǎn)生平動(dòng)分量的同時(shí)，也產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)分量。這種轉(zhuǎn)動(dòng)分量將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，與結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性沒有直接關(guān)系。

(2)建筑結(jié)構(gòu)本身的因素。對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析時(shí)，普通的工程是把這個(gè)結(jié)構(gòu)視為一個(gè)平面模型，對(duì)其主軸方向分別計(jì)算。某種意義上說，它的分析方法是具有一定的局限性，一般是針對(duì)質(zhì)量中心和剛度中心相重合的建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)而言的。然而，相反的情況下，采用平面模型的方法就無法適應(yīng)實(shí)際需求。究其原因，可以發(fā)現(xiàn)地震時(shí)，質(zhì)量中心的慣性力將對(duì)剛度中心產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩，使得建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的空間振動(dòng)。

3.2 關(guān)于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制

總而言之，對(duì)于高層建筑平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，其有關(guān)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的條款和控制指標(biāo)為位移比和周期比。同時(shí)，偶然偏心距也是影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。在控制周期比時(shí)，必須觀察建筑的自身性能，進(jìn)行這項(xiàng)工作的主要目的是為使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。而位移比的規(guī)定則是與前者存在較大差別，它是通過另一個(gè)側(cè)面來反映結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、對(duì)稱性，以及質(zhì)量剛度能否符合規(guī)定。在一些制度中，采用這兩個(gè)指標(biāo)的重要原因是結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心位置無法直接通過定量計(jì)算得出。此過程中，可以明確地指出一個(gè)問題:僅僅只從位移比來判斷結(jié)構(gòu)為扭轉(zhuǎn)規(guī)則或扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的方法不夠科學(xué)。

4 結(jié)語

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑越來越多，不規(guī)則平面高層建筑結(jié)構(gòu)日新月異，如何加強(qiáng)此類建筑的抗震設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)是需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，為此，上文就不規(guī)則性高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探析，以此提高此類建筑的安全性。

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