摘? ? 要：近些年來，我國城市建設(shè)水平逐漸提高，建筑行業(yè)有了長足的發(fā)展，為了滿足特殊的民用與工業(yè)建筑需求，各類不規(guī)則建筑開始浮現(xiàn)，例如平面凹凸大，樓板開洞大，層高差異大等，對于此類建筑，有必要展開深入研究。本文簡略從平面、豎向以及建筑結(jié)構(gòu)自身不規(guī)則三個(gè)方面入手闡述了不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并針對當(dāng)前普遍存在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則問題，提出了幾點(diǎn)應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);不規(guī)則

1? 引言

時(shí)代發(fā)展使得人們的生活水平有所好轉(zhuǎn)，但卻給建筑行業(yè)帶來了不小的挑戰(zhàn)，在城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的時(shí)代背景下，原本所使用的對稱式設(shè)計(jì)已經(jīng)無法與當(dāng)前建筑工程的性能相符，而各種不規(guī)則建筑的出現(xiàn)對于建筑工程結(jié)構(gòu)本身的安全性與穩(wěn)定性帶來了隱患，由此可見解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性問題的重要性。

2? 不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

工程概況：某學(xué)校一單體，長度82.6m，左側(cè)寬度20m，右側(cè)寬度10.4m，局部收進(jìn)8.6m（收進(jìn)長度40.0m）單體高度：底層4.3m，除底層以外層高均為3.9m，一共五層。處于保障建筑立面完整性的考量，決定不設(shè)置抗震縫，將建筑看作是一個(gè)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，并設(shè)置該建筑的抗地震烈度為Ⅶ。

2.1? 平面不規(guī)則

不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)具有平面不規(guī)則的特點(diǎn)。與以往的對稱式建筑工程相比，在前期的設(shè)計(jì)工作階段，不規(guī)則建筑在平面設(shè)計(jì)方面便與其有著較大的差異性。首先，不規(guī)則建筑的扭轉(zhuǎn)與對稱式建筑工程相比也具有不規(guī)則性，所以每一層樓所具有的最大彈性水平位移比樓層兩端的位移平均值大一倍左右，該現(xiàn)象直接制約了建筑工程正常開展的平面設(shè)計(jì)工作。所以會(huì)使得結(jié)構(gòu)面會(huì)向一側(cè)凹進(jìn)。

2.2? 豎向不規(guī)則

除了平面不規(guī)則以外，豎向不規(guī)則也是不規(guī)則建筑的特點(diǎn)之一，該特點(diǎn)一般體現(xiàn)在樓層間的承載力以及樓層間的質(zhì)量上，不規(guī)則建筑與以往的對稱式建筑相比，內(nèi)力大多是從下向上進(jìn)行傳遞的，極大可能會(huì)使得樓層間的質(zhì)量出現(xiàn)問題?；诖?，在實(shí)際開展設(shè)計(jì)工作的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)對這一方面的重視，既要對樓層的抗側(cè)力進(jìn)行計(jì)算，還要明確外部應(yīng)力的實(shí)際條件。若是存在樓層存在豎向抗側(cè)力不規(guī)則的現(xiàn)象，便會(huì)造成樓層承載力產(chǎn)生突變，危害建筑工程的整體穩(wěn)定性，還會(huì)降低其實(shí)際的使用年限。基于此，工作人員要對建筑工程每一層樓的收進(jìn)水平尺度進(jìn)行精確計(jì)算，同時(shí)把它看作是外部的應(yīng)力條件，計(jì)算出從下到上承載力所具有的水平波動(dòng)情況，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)。

2.3? 建筑自身結(jié)構(gòu)不規(guī)則

不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)不規(guī)則，這使得工作人員很難對其中心進(jìn)行把握，同時(shí)使得其設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)有所增加，致使軸線與建筑整體的質(zhì)心不相符，既降低了建筑工程的穩(wěn)定性，還影響了其固有的剛度。管理人員務(wù)必要加強(qiáng)對這一問題的重視程度，并強(qiáng)化對建筑工程自身不規(guī)則性在建筑工程設(shè)計(jì)工作影響方面的研究，在提升建筑工程整體質(zhì)量的條件下，增強(qiáng)其穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。

3? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性問題及其應(yīng)對措施

3.1? 平面不規(guī)則問題

對于建筑結(jié)構(gòu)來說，其平面不規(guī)則主要分為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則以及樓板不連續(xù)三種。相關(guān)調(diào)查研究表明，若是建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)樓層水平位移的數(shù)值為其平均位移的1.2倍時(shí)，則極有可能會(huì)出現(xiàn)建筑的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則問題，此時(shí)若是外界出現(xiàn)比較大的震動(dòng)，便會(huì)嚴(yán)重影響建筑物自身的穩(wěn)定性?；诖?，工作人員應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施，將扭轉(zhuǎn)一側(cè)的豎向構(gòu)件內(nèi)力放大，同時(shí)控制好柱軸壓比限制，使其比規(guī)范值小，并相應(yīng)加強(qiáng)縱筋率以及配筋率。凹凸不規(guī)則指的是建筑結(jié)構(gòu)平面向內(nèi)凹進(jìn)，此時(shí)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的外部投影相當(dāng)于總尺寸的35%。之所以會(huì)出現(xiàn)凹凸不規(guī)則，主要是由于該建筑結(jié)構(gòu)在平面上有著較大的長度，影響了建筑結(jié)構(gòu)原本的抗震性。對于建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則來說，樓板不連續(xù)是其中較為重要的特點(diǎn)之一，若是其剛度同尺寸之間未能形成協(xié)調(diào)的比例，便會(huì)制約建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的提升，更有甚者還會(huì)對居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重?fù)p失。針對樓板不連續(xù)的問題，可以適當(dāng)加大腰筋配筋以及洞口周邊梁配筋，并于上部架立鋼筋強(qiáng)化對于縱筋貫通等方式的使用。

3.2? 結(jié)構(gòu)側(cè)剛度問題

為了能夠高效地完成對于結(jié)構(gòu)側(cè)剛度的測算，設(shè)計(jì)師應(yīng)事先對剪力墻厚度以及長度的確定，并明確結(jié)構(gòu)邊上的拉伸量，與此同時(shí)，扭矩效應(yīng)同建筑結(jié)構(gòu)側(cè)剛度還有著密不可分的關(guān)系。筆者在經(jīng)過研究之后發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)周期在一定程度上影響著結(jié)構(gòu)扭矩效應(yīng)，周期越小，結(jié)構(gòu)扭矩便有著越大的剛度，反之，若是結(jié)構(gòu)扭矩具有較大的周期，其剛度則會(huì)隨之減小。因此設(shè)計(jì)師務(wù)必要加強(qiáng)對于該問題的重視，盡可能縮小不規(guī)則建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)扭矩周期，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)扭矩剛度的增加。

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度與建筑結(jié)構(gòu)中的不規(guī)則性問題有著密切聯(lián)系，設(shè)計(jì)師可以通過針對性地加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度性能，以起到緩解不規(guī)則性問題影響的作用。可以利用一個(gè)平方值函數(shù)公式對結(jié)構(gòu)自身的振動(dòng)周期以及扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行描述，在對設(shè)計(jì)受力方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)抓住這一內(nèi)容，科學(xué)推算出結(jié)構(gòu)本身的實(shí)際受力狀況，再利用相應(yīng)的函數(shù)比例關(guān)系，減少其自身診斷時(shí)間。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行實(shí)際測算時(shí)應(yīng)強(qiáng)化對與現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，并對建筑墻體的實(shí)際高度與長度進(jìn)行合理設(shè)置以及修改，盡量使結(jié)構(gòu)剛度遠(yuǎn)離墻體中心。除此以外，設(shè)計(jì)師還可適當(dāng)應(yīng)用對墻體的邊緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的手段，科學(xué)規(guī)劃振動(dòng)周期，此舉不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)自身抗側(cè)剛度性能的增強(qiáng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物整體剛度的有效增加。

3.3? 周邊抗扭件抗剪力問題

對于建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)來說，建筑構(gòu)件的抗剪設(shè)計(jì)是較為關(guān)鍵的部分，無論是建筑的基礎(chǔ)、梁板還是構(gòu)件柱，受到剪力的影響都比較大，若是存在結(jié)構(gòu)自身抗剪性能欠缺的問題，便有可能造成建筑裂縫，甚至?xí)ζ湔w結(jié)構(gòu)性能起到損害作用。在設(shè)計(jì)抗剪構(gòu)件的過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)先對建筑構(gòu)件的抗剪力指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)了解，明確構(gòu)件的實(shí)際荷載，并在此基礎(chǔ)上完成安全設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)師要保證當(dāng)荷載達(dá)到最大值時(shí)，構(gòu)件的抗剪能力依然可以實(shí)現(xiàn)彈性塑變，而在荷載撤離之后還能夠使其恢復(fù)，不會(huì)永久發(fā)生形變，損害建筑構(gòu)件的正常性能。因此，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)適當(dāng)引入放下較為先進(jìn)的相關(guān)科學(xué)技術(shù)，開展抗剪檢驗(yàn)的工作，并在應(yīng)用信息技術(shù)的基礎(chǔ)上完成抗剪設(shè)計(jì)，特別是對于部分鋼結(jié)構(gòu)建筑來說，為了能夠切實(shí)保障建筑結(jié)構(gòu)本身的安全性能，應(yīng)采用碗扣式設(shè)計(jì)。另外，設(shè)計(jì)師在開展抗剪設(shè)計(jì)工作的同時(shí)還應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行地震荷載檢驗(yàn)，保障建筑構(gòu)件即便是在地震波的影響下，仍能夠進(jìn)行彈性塑變。一般來說，適當(dāng)提高建筑主體邊緣構(gòu)件的抗剪能力，可以實(shí)現(xiàn)建筑工程整體抗震能力的增強(qiáng)，緩解地震對建筑工程所造成的損害?；诖耍O(shè)計(jì)人員既要保障建筑工程的經(jīng)濟(jì)性，還要適當(dāng)增強(qiáng)建筑工程結(jié)構(gòu)的抗剪能力，保證其始終處于彈性狀態(tài)[3]。

4? 結(jié)論

總而言之，在當(dāng)前我國的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)是十分重要的組成部分，對其展開深入的研究和探索有助于建筑自身穩(wěn)定性與安全性的提高。因此，建筑設(shè)計(jì)人員務(wù)必要綜合考慮各方面影響因素，并結(jié)合建筑的實(shí)際情況，通過采取科學(xué)合理的手段，降低不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而促進(jìn)建筑行業(yè)整體的持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 羅坤生.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性問題探討[J].裝飾裝修天地，2018（14）：171～172.

[3] 何浩亮.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性的研究與應(yīng)用[J].建筑與裝飾，2019（5）：43.

作者簡介：

章捷 （1980—）男，安徽合肥市人，大學(xué)本科，高級工程師，從事建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。