在建筑的結構設計中理想的絕對規(guī)則、對稱的建筑物幾乎上是不存在的。平面凸凹不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)、不規(guī)則、豎向剛度不連續(xù)性、不規(guī)則屬于平面不規(guī)則的建筑結構。建筑結構的不規(guī)則對結構設計提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。本文就高層建筑中不規(guī)則性結構設計的要素進行了論述

一、荷載的傳力直接

荷載的傳力直接是結構設計的基本要素之一。它的含義是使建筑物所受到的荷載能夠通過最簡捷明快的方式和途徑從荷載的作用點傳遞到最終持力點。

（一）垂直荷載的傳力直接；

垂直荷載是建筑物的自身和其樓、屋面的使用活荷載，北方地區(qū)包括屋面的雪荷載。它是建筑結構所承受的最基本荷載，長期作用在建筑物上。垂直荷思的傳力通常是指由樓屋蓋梁板垂直荷載的受力點通過樓屋面板、梁將垂直荷載傳遞到豎向構件墻、柱、而后由墻柱逐層傳遞到基礎。這里要注意的是：

1樓面蓋梁系的布置，應盡量使垂直荷載以最短的路徑傳遞到豎向構件墻、柱上去。必須清醒的是，在正常工作條件下，垂直荷載并不以人為的計算假定來傳遞轉移，而是根據(jù)實際結構布置中，構件的豎向剛度來傳遞和轉移，既剛度大的構件將比剛度小的構件接受更多的荷載，這是在結構設計中尤需注意的，以免失誤。

2豎向構件的布置，應盡量使豎向構件在垂直荷載作用下的壓應力水平接近均勻，以避免豎向構件之間壓應力的二次轉移，這點同樣可以應用于基礎設計中。要注意使基礎反力水平接近、剛度均勻。

3轉化結構的布置，應盡量做到使上部結構豎向構件傳來的垂直荷載通過轉換層一次至多二次轉換即能傳遞到下部結構的豎向構件上去。這就要求在進行帶轉換層建筑結構設計時，建筑師、結構工程師要密切配合，上部、下部建筑結構要貫穿一體整體考慮設計，不能顧此失彼、互補相干。一個好的建筑設計必然也是一個好的結構設計，它們之間的完美統(tǒng)一才是最終目標。那種將上下兩部分建筑結構截然分開，依賴于“厚板”的轉換設計概念即不經(jīng)濟也不合理，給結構也帶來了隱患。

（二）水平荷載的傳力直接；

風荷載是高層建筑結構經(jīng)常承受的重要水平荷載。從整體上來說，高層建筑結構在風荷載作用下要滿足結構頂點水平位移、層間水平位移的一定的限值要求，避免因整體結構過大的側向變形對結構產(chǎn)生不利的附加效應和引起非結構構件填充墻、幕墻、電梯的破壞，從而影響建筑的正常使用。同時高層建筑結構通常還要滿足風震加速度的一定限值要求，避免因振動過大，使建筑物中的人們生活、工作不舒適，影響建筑物的使用。風荷載常是首先作用在建筑物表面的墻體、門窗等建筑配件上，再傳遞到樓屋蓋及周邊豎向構件，而后通過整體結構逐層下傳遞到基礎，因此，直接受風荷載的建筑垢配件首當其沖，它們要計及局部風壓增大的效應，要具有足夠的強度、剛度來承受直接的風荷載作用。

地震荷載是高層建筑結構必須要考慮所發(fā)生的另一個重要水平荷載。地震荷載是由于地面運動（地震）而引起地面以上建筑結構受迫振動產(chǎn)生的動力荷載。地震作用實際上是一種慣性力。由于地震波引起房屋基礎下的土體的晃動，繼而致使房屋的上部結構發(fā)生搖晃和顛簸，使結構自身受到了力的作用。這種力的作用，就稱為地震作用。

鑒于地震波在土體中的傳播特性，地震作用有水平方向和豎向方向兩種，而對高層建筑結構影響大的，是水平方向的地震作用或稱為水平地震作用。所以在設計中要考慮水平地震作用，只有在9度設防的高裂度區(qū)，才同時又考慮豎向地震作用。事實上，地震是個動力作用施于結構的過程，故在理論上，以時程分析法來反映地震作用對結構的影響，是比較合適的，但應用繁瑣。水平方向的地震作用雖然以水平荷載的形式出現(xiàn)，但它與風荷載多有區(qū)別而不可替代。這是因為：

l）風荷載是直接施加于建筑屋表面上的壓力，而地震作用卻是由于質量受震動而引發(fā)的慣性力。因此，風荷載只和建筑物的體型、高度、環(huán)境（地面粗糙度、地貌、周圍的群樓），受風面積大小等有關；而地震作用與建筑物的質量、結構自身的性能、地震烈度、場地土特性有關；減輕重量與減少剛度，均2）風荷載的作用時間長，有時甚至可達數(shù)小時，發(fā)生的機遇、頻率也多，因而要求結構在風荷載作用下，不能出現(xiàn)較大的變形、結構自身和裝修、非承重構件等不容許出現(xiàn)裂縫，結構應處于彈性工作狀態(tài)；相反，發(fā)生地震的機遇少，萬一發(fā)生地震，它的持續(xù)時間也很短，一般為幾秒或幾十秒，但作用劇烈。

地震荷載和風荷載一般都主要表征為水平荷載。高層建筑結構抵抗水平荷載主要依靠其空間整體抗側力結構。水平荷載的傳力直接的含義是：

1）整體抗側力結構必須體系明確、傳力直接，抗側力結構一般由框架、剪力墻、筒體、支撐等組成，它們宜盡量貫通連續(xù)，若它們沿豎向要有變化，則變化要緩慢均勻。

2）作為一個實際的高層建筑結構，其抗側力結構通常是一個三維空間結構，為要使此空間結構中各部分抗側力結構都能有效參加抗側力工作發(fā)揮作用，最基本的要求是樓屋蓋要具有一定的剛度和強度，以能可靠有效傳遞水平力，協(xié)調空間結構中各部分抗側力結構工作。

二、結構的合理剛度。

1樓屋蓋結構的剛度合理，主要是指樓屋蓋梁板斷面尺寸選擇合理、布置適當。樓屋蓋結構剛度過小，梁板變形過大，影響美觀，也容易造成地面裝修、填充墻、門窗損壞，且容易在人行、設備運行時引起振動，影響設備正常運行和人們正常工作生活；樓屋蓋結構的剛度過大，梁板斷面大，結構自重增加，結構占據(jù)的空間過大，也影響建筑使用，同時將增加建筑物的成本。

2主體抗側力結構的剛度合理是高層建筑結構設計的重要指標之可以使地震作用降低。

首先主體抗側力結構的剛度要滿足規(guī)范規(guī)定的水平位移、整體剛度、強度延性的要求，保證高層建筑結構能正常工作，這是高層建筑結構主體抗側力結構的剛度的下限值，必須滿足。但是，特別要指出的是，高層建筑結構抗側力結構的剛度不宜過大，應該合理。

三、建筑空間的利用

結構尤其是高層建筑在一個建筑中必定占據(jù)一定的空間。結構如何和建筑巧妙的結合，為建筑創(chuàng)造盡量更多的有效的使用空間，也是高層建筑結構設計的重要指標之一。扁梁框架、寬扁梁框架在高層建筑結構中的合理利用，有效地提高了建筑空間和使用空間，降低了建筑層高，改變了結構的延性，具有明顯的綜合技術經(jīng)濟效益，是高層建筑空間利用的一個好典型。近年來在筒體和整體結構高寬比很大的高層、超高層建筑結構中，利用避難層、設備層設置剛性加強層，在筒體和面廣量大的樓面框架梁尺寸并沒有過多增大的情況下，有效提

高了結構抗側剛度，滿足了建筑、結構的使用要求，保證了建筑平面使用系數(shù)和建筑使用空間，是建筑空間利用的又一個好典型。

1唐興榮《高層建筑轉換層結構設計與施工》。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

2趙兵陳首《如何進行地下室剛度的正確計算.》上海：PKPM新天地，2004.2

3龔思禮《建筑抗震設計手冊》北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002。

作者簡介：李默，男 ，河北省石家莊市井陘縣天長鎮(zhèn)，1988年4月15日， 上?？Ｔ唇ㄖO計有限公司河北設計院，助理工程師評工程師。