湛江市建筑设计院524000
摘要：当前，随着人们的审美观及精神文化需求不断提高，当代高层建筑设计发生了较大的变化，建筑造型从以前的简单、规则、对称逐步转向丰富而不规则。在高层建筑结构设计中，不规则性可能会影响高层建筑结构的合理布置、各种性能指标的控制、结构薄弱部位的分析、采取的构造措施等，因此需从安全、经济、合理的角度出发对不规则性高层建筑结构进行科学合理设计。
关键词：不规则性；刚度；扭转；对称性
引言
近年来，建筑行业凭借先进的技术与设备迅速发展，各种各样的不规则性高层建筑出现在城市中。因为其结构具有不规则性，这就给结构设计加大了难度。因此针对不规则性的高层建筑工程，设计者必须要采取有效措施改善其结构形式，尽量使其简单、规则，质量、刚度和承载力分布均匀，建造更加合理经济的高层建筑。
1.高层建筑不规则性的特点和形势
随着我国城市化进程的提升，建筑行业也在不断地发展，现代人对建筑的观感效果有着更高的要求，当今时代是一个张扬个性的是时代，人们都希望建筑设计在保证安全性的前提下同时还具有很好的观赏性，希望自己居住的环境能够更具特色，这就出现了一批外观新颖造型独特的高层建筑，因此建筑结构的不规则性也就更加明显。高层建筑不规则性主要分为平面不规则和竖向不规则两类，平面不规则通常是建筑平面复杂、不对称，质量、刚度和承载力分布不均匀。竖向不规则主要是由于建筑结构竖向刚度突变和构件间断等造成。这就要求建筑设计人员要充分了解造成建筑平面、立面和竖向不规则的各种因素，重视不规则性对抗震性能及经济合理性的影响，不断对自己的设计理念和理论知识进行补充和更新，只有这样才能更好地满足人们对建筑设计的需要。虽然这些建筑风格迥异的外观对城市的整体面貌有了很大的提升，但是对建筑设计和施工都提出了更高的要求，建筑设计和施工人员需要在技术上花费更多的精力，同时在建筑建造成本上也会有所增加。
2.不规则性高层建筑结构的设计方法
2.1结构平面布置应减少扭转的影响
高层建筑结构会由于其形体的不规则，平面布置的不对称而造成质量中心与刚度中心出现偏心而产生扭转效应，扭转效应和相对偏心距在特殊范围内呈线性的函数关系，即想要降低结构扭转效应带来的负面影响，更大程度地压缩楼层之间的扭转位移比例，就要有效地降低相对的偏心距。在实际建筑应用中，可以采取以下的方法来减少高层建筑结构的相对偏心距。首先经过初步的分析计算，根据结果来研究分析如何协调结构构件空间以及平面上的分布，找出整体结构的质量中心与刚度中心的位置，然后做好相应的数据信息资料分析，规划高层建筑结构质量、刚度和承载力的分布，然后再进行详细的分析计算，适量调节偏离质量中心较远抗侧力构件的刚度或数目，使两者重合或接近，减少扭转效应的不利影响。
2.2结构竖向刚度分布应规则均匀
高层建筑结构体系要通过综合分析，采用合理而经济的结构类型，其体型沿竖向宜规则、均匀，结构的侧向刚度自上而下宜由小到大逐渐均匀变化，结构刚度沿竖向突变，会造成个别刚度小的楼层变形过分集中，容易出现软弱层形成结构薄弱部位，出现严重的地震破坏，对楼层侧向刚度变化的控制相关规范有明确的规定。另外，楼层抗侧力结构承载力能力突变也会导致出现薄弱层破坏，同样相关规范对楼层抗侧力承载力突变提出了限制条件。若高层建筑结构同一楼层同时出现刚度和承载力变化不规则，则该楼层可能同时是软弱层和薄弱层，十分不利于抗震设计，应尽量避免。在设计中应对高层建筑关键部位的结构刚度进行合理的设计，对可能出现的薄弱部位采取措施提高其抗震能力。
2.3不规则结构防震缝的合理设置
高层建筑结构当其体型复杂及不规则时，应根据具体情况确定是否设置防震缝，由于是否设置防震缝各有利弊，总体原则是可设缝可不设缝时，选择不设缝。当不设置防震缝时，结构计算分析模型相对复杂，应采用符合实际的力学模型进行计算，分析判断其应力集中的部位，对变形集中或地震扭转导致的易损部位采取相应的加强措施。若设置防震缝则考虑将其划分成多个规则的抗侧力结构单元，使结构抗震分析模型较为简单，容易估计地震作用影响并采取有效抗震措施，设置防震缝宽度应符合相关规范的要求。
2.4合理设置弹性楼板
目前高层建筑结构计算一般都假定楼板在自身平面内的刚度无限大，弹性楼板的设置对于改善结构不规则程度和增强不规则结构的抗震能力有着很好的作用。弹性楼板主要应用于楼板不连续、开洞面积较大、凸凹不规则等情况下，由于刚性楼板在这些情况所发挥的抗震性能并不理想，而选用弹性楼板则能够发挥出相对较好的效果。对于弹性楼板的弹性数值也要进行准确的控制，如弹性过大会影响到建筑物的整体稳定性，弹性过小又无法起到良好的抗震作用，因此要合理进行弹性楼板的设计与材料选择，既保证建筑物的空间整体性能也取得较好的抗震效果。
3.实例分析高层建筑不规则性结构设计方法
3.1工程概况
某高层建筑是一集商业、办公及住宅为一体的综合性大楼，建筑层数地下2层，地上23层，其中底部裙房三层，建筑总高度76.0m，结构体系为剪力墙结构。
该工程为丙类建筑，使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，剪力墙及框架梁柱抗震等级均为二级，基础设计等级为甲级。
3.2建筑结构平面不规则情况分析
本工程平面体型为L字型，属于平面不规则结构，竖向有立面缩进，三层屋面局部设转换层，属于竖向不规则结构。
初步计算结果表明：结构在地震及风荷载作用下的位移角能满足规范要求，周期比为0.83<0.9，虽亦能满足规范要求，但第二周期的扭转因子已经相当大，达到0.34，证明该结构的抗扭刚度明显不足，同时该结构在考虑偶然偏心的情况下的扭转位移比X向及Y向大于1.2，结构扭转效应较严重属于扭转不规则，该结构不规则达到3项，属于特别不规则结构，需要进行调整否则应进行专门研究和论证。
调整该楼的周期比和扭转位移比是结构设计的重点工作，由于该楼平面凸凹不规则，刚度分布不均匀，质心与刚心偏离较大，在地震扭转效应作用下极易产生扭转破坏。
3.3扭转不规则情况调整处理措施
3.3.1在结构外围的左上方和右下方各加一片较长的剪力墙，增强周边结构构件的抗扭刚度提高其抗扭承载力，同时将结构的刚心推向左边使其与质心相靠近。
3.3.2在左上部的核心筒开洞削弱其整体的刚度，因为该核心筒位置较为偏心，使刚度中心向左边偏移更接近质心。同时，减少部分剪力墙的截面削弱其刚度，将该核心筒的连梁做弱，使结构的剪力墙更均匀，对减少结构扭转位移起了明显的作用。
结束语
总而言之，在实际工程中，准确判断高层建筑结构的不规则性并进行合理的结构布置，能直接影响到结构的建模计算、薄弱楼层的判断、承载力比、刚度比和位移比的控制，从而影响到整个高层建筑结构的安全性和经济性。在结构设计中应运用所学的专业知识，采取有效的措施来避免和解决不规则性给高层建筑带来的不利因素，提高高层建筑的抗震性能，推动建筑行业的进一步发展。
参考文献
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[2]辛红军．高层建筑结构设计不规则性的研究与应用[J].建筑科学.2012．
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