朱清琳

摘要：隨著人們的生活水平日益提升，人們的思維也越來越活躍。這給建筑行業(yè)的設(shè)計工作帶來了更多的靈感。城市建筑不再是一成不變的方形建筑。例如國家體育館（鳥巢）、廣州電視塔（小蠻腰）、上海金茂大廈，都是世界聞名的不規(guī)則建筑設(shè)計作品，各種形態(tài)的建筑設(shè)計作品成為了城市的標簽，使機械刻板的城市建筑更有靈動的感覺。本文主要針對城市高層建筑不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)的問題以及解決措施作出分析，以期為今后的城市建筑發(fā)展作出參考。

關(guān)鍵詞：城市高層;建筑設(shè)計;不規(guī)則結(jié)構(gòu);優(yōu)化措施

引言：建筑設(shè)計風格的獨特化、創(chuàng)新化、多樣化是建筑設(shè)計行業(yè)的發(fā)展趨勢。不規(guī)則的建筑是人與自然結(jié)合的設(shè)計靈感，在建筑外形上更具有強烈的視覺效果。但是不規(guī)則的建筑設(shè)計需要對其結(jié)構(gòu)設(shè)計進行重要的分析，以確保建設(shè)物的實用性與穩(wěn)定性。包括建筑材料的使用;建筑外墻的承重結(jié)構(gòu)等問題。

1、不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀

經(jīng)濟快速發(fā)展帶動了建筑業(yè)的飛速發(fā)展為了讓城市化進程與市場化需求得到進一步滿足，建筑設(shè)計師在對建筑物結(jié)構(gòu)展開設(shè)計的過程中，應(yīng)不斷改變與更新自身建筑設(shè)計理念，由原有對稱建筑設(shè)計思想理念向獨特、新穎、多樣的全新建筑風格進行轉(zhuǎn)變，不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計便是其中之一。由于理念和思想的轉(zhuǎn)變，具有繁瑣、復(fù)雜外形與結(jié)構(gòu)的高層建筑越來越多，其建筑形式也表現(xiàn)出不規(guī)則的特點。由此不難發(fā)現(xiàn)，不規(guī)則結(jié)構(gòu)是高層建筑未來的一個想要發(fā)展方向。然而，不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計雖然可以讓高層建筑視覺效果有效提升，但是他對建筑強度提出了更好的要求，如何基于安全和穩(wěn)定的角度對不規(guī)則結(jié)構(gòu)高層建筑展開設(shè)計逐漸變成建筑業(yè)普遍關(guān)注的一個課題。

2、高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的主要形式

高層建筑的不規(guī)則結(jié)構(gòu)主要分為三個等級，普通、特殊、嚴重的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。普通的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。需按照不規(guī)則結(jié)構(gòu)有關(guān)的設(shè)計規(guī)范與標準采取科學的解決策略。特殊的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。需在建筑專家、建筑部門論證后采取滿足規(guī)范和標準的解決決策，對高層建筑當前抗震等級進行檢查時應(yīng)符合相關(guān)設(shè)計規(guī)范。嚴重的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。按照該高層建筑具體設(shè)計要求與規(guī)范對自身建筑形式展開科學的修改與調(diào)整，主要有平面不規(guī)則與豎向不規(guī)則這2個主要結(jié)構(gòu)。

3.1豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)

豎向不規(guī)則在高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)中較為常見，具體包括側(cè)向剛度不規(guī)則結(jié)構(gòu)、層間質(zhì)量劇變結(jié)構(gòu)和樓層承載力突變結(jié)構(gòu)三種。側(cè)向剛度不規(guī)則結(jié)構(gòu)又可細分為兩種情況，第一是結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度小于相鄰上一層的側(cè)向剛度，且減少的范圍約為70%。第二種情況為除頂層之外的其他樓層的局部收進水平與相鄰下一層之間存在差值，且一般上一層超出相鄰下一層25%，層間質(zhì)量劇變結(jié)構(gòu)是指高層建筑的某個建筑構(gòu)造中的相鄰樓層之間的質(zhì)量差值，一般下一層樓比相鄰樓層質(zhì)量小1.5倍左右，樓層承載力突變結(jié)構(gòu)則強調(diào)的是不同樓層之間的承載力差值，且樓層承載力從上至下依次遞減。

3.2平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)

平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)主要包括樓板不連續(xù)、凹凸不規(guī)則和扭轉(zhuǎn)不規(guī)則三類。樓板不連續(xù)主要體現(xiàn)在開洞后每一邊的凈寬長度的變化值，一般以2m為界，且小于臨界值，而凹凸不規(guī)則具體指的是樓層平面結(jié)構(gòu)形狀的不規(guī)則，最后是扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，該類不規(guī)則形式也較為常見，且與層間位移密切相關(guān)，因而也會直接影響建筑的穩(wěn)固程度。

3、不規(guī)則建筑設(shè)計的優(yōu)化策略

在不規(guī)則結(jié)構(gòu)高層建筑中，由于具體的設(shè)計過程中扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會極大的影響高層建筑，因此相關(guān)建筑設(shè)計師需要通過有效途徑解決這一問題，避免不規(guī)則結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計出現(xiàn)過大的偏心，從而讓高層建筑受扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響降到最低，同時充分提升高層建筑的扭轉(zhuǎn)剛度，防止由于強度不高導(dǎo)致的二級扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，分析和判斷扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時可采取對比分析法，該方法以自振第一周期與自轉(zhuǎn)第一周期為依據(jù)，若數(shù)值相似并且受到耦連的振動影響，那么建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)便會受到影響。為了讓不規(guī)則結(jié)構(gòu)運用得更加科學、合理，應(yīng)做好以下幾點。

3.1調(diào)整扭曲剛度與抗側(cè)強度

在高層建筑的結(jié)構(gòu)中，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與振動周期的平方具有密不可分的關(guān)系。要想使高層建筑自身扭轉(zhuǎn)效應(yīng)降低，建筑設(shè)計師應(yīng)將振動周期當成主要切入點，以調(diào)整振動周期的方式讓扭轉(zhuǎn)效應(yīng)逐漸減弱。進行剪力境設(shè)計的過程中，尤其是與剛度中心具有較遠距離的墻體，建筑設(shè)計師應(yīng)對墻體長度及厚度展開合理、科學的調(diào)整。詳細來講，應(yīng)將柱、梁設(shè)計振動的周期減少。與此同時，應(yīng)通過對邊緣連梁當前剛度的調(diào)整使扭曲剛度發(fā)生改變，通常邊緣連梁在提升抗剪承受力以后可以讓不規(guī)則結(jié)構(gòu)的性能得到改善與優(yōu)化，為此需要將剪力墻梁截面的寬度增加，這樣還能增強整個剪力墻的剛度，保證不規(guī)則結(jié)構(gòu)高層建筑具有較強穩(wěn)定性。

3.2防震縫的合理設(shè)置

在進行具體設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)合理地設(shè)置抗震縫。高層建筑的實際平面結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜，在進行設(shè)計時，要針對不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行處理，并設(shè)置恰當?shù)目拐鸾Y(jié)構(gòu)，留置合理的抗震縫。在具體設(shè)置時，設(shè)計人員可以對平面結(jié)構(gòu)進行分區(qū)，使其形成較為簡單的結(jié)構(gòu)單元。而在具體設(shè)置抗震縫的過程中，工程人員也需要關(guān)注抗震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)體系，若結(jié)構(gòu)體系不一致，則要以較為不利的抗震場景為基準進行抗震縫的優(yōu)化設(shè)計，可以對寬度進行收窄或擴寬，同時還可以結(jié)合相鄰建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)沉降情況合理地設(shè)置沉降縫。

3.3提升周邊抗扭構(gòu)件的抗剪力

高層建筑的設(shè)計人員在優(yōu)化不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計體系時，應(yīng)做好對周邊抗扭構(gòu)件抗剪力的提升設(shè)計。設(shè)計人員要結(jié)合前沿的結(jié)構(gòu)理論，即建筑結(jié)構(gòu)一旦處于非彈性狀態(tài)，當出現(xiàn)地震時，結(jié)構(gòu)會受到雙向的水平地震作用力的沖擊，由此會出現(xiàn)重心的變化，進而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)?；诖耍O(shè)計人員需要注重抗扭構(gòu)件這一細節(jié)，要能夠結(jié)合抗震性能的具體要求，采取恰當?shù)拇胧┰黾涌古?gòu)件的抗剪力，從而提升建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震彈性值。

總結(jié)：建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則設(shè)計給沉悶的城市建筑帶來了生氣，對其設(shè)計結(jié)構(gòu)的可靠性進行分析，確保建筑結(jié)構(gòu)的橫向、豎向結(jié)構(gòu)穩(wěn)固以及良好的抗震能力，不斷優(yōu)化其設(shè)計方案，促進城市建筑行業(yè)的長遠發(fā)展。

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