1、淺談高層建筑中平面不規則的結構設計措施 摘 要：社會的發展，經濟水平的提高，使人們不再滿足于建筑物的規則性設計。人們追求與眾不同的不規則性建筑結構設計的原因是，不規則建筑物往往能夠達到造型美觀的效果，這也是設計者所頭疼的問題，對結構設計師而言也是一個巨大挑戰。除此之外，高層建筑平面不規則性設計容易引起一些問題，比如結構在水平方向上的偏心測力，不利于結構的抗側力。本文介紹了高層建筑中不規則建筑的發展現狀，結合某工程案例對高層建筑中平面不規則的結構設計措施進行了探討。 關鍵詞：高層建筑；不規則性；結構設計 1 高層建筑中不規則建筑的發展現狀 隨著我國科技技術水平的逐步提升，我國建筑行業也在不斷的發

2、展。隨著城市的不斷擴建，設計者們為了迎合城市建設的發展需求，他們已經逐步更新了自己以往建筑物必須要對稱、規則的觀念，他們正試著建造一些標新立異、新穎別致、獨樹一幟的建筑，如非對稱、不規則的建筑結構物。隨著人們的觀念的轉變，現如今大城市中出現了許許多多復雜體型和不規則的結構，這種趨勢在某種程度上代表了我國建筑的發展方向。 2 某工程平面不規則構件設計及其設計措施 工程采用框架-剪力墻結構，存在平面不規則、扭轉不規則、樓板不連續、豎向體型收進等抗震不利因素，為不規則高層建筑，須進行抗震設防專項審查。合理布置剪力墻以減弱結構的不規則程度，緩解豎向剛度突變部位和平面薄弱環節在地震作用下應力和變形的集中

3、程度，對薄弱部分進行中震不屈服分析并采取適當的抗震構造措施，提高結構在強烈地震作用下的抗震性能。 2.1 結構和構件設計 2.1.1 結構形式 工程設計利用樓、電梯間設置核心筒，在外圍框架柱內嵌入剪力墻形成框架-剪力墻結構，該結構形式在較好地滿足下部商場和上部住宅建筑功能的同時，保證了結構豎向抗側力構件的連續，具有良好的抗側剛度和抗扭性能。 2.1.2 結構平、立面布置 核心筒剪力墻布置時，縱、橫向剪力墻力求均勻對稱并互為翼墻，并保證筒體角部墻肢的完整性，提高核心筒的抗震性能。通過優化調整建筑物周邊剪力墻墻肢長度和厚度，實現結構質量中心和剛度中心的接近或重合，減小結構的扭轉效應。 2.1.3上

4、部結構主要構件設計 （1）剪力墻的設計 核心筒周邊和結構外圍剪力墻厚度從下往上分別為350，300，250，200mm，對應的剪力墻端柱及框架柱的截面尺寸分別為700，600，500mm，混凝土強度等級分別為C40，C35，C30。 結構總質量為15104.859t。X向最小剪力系數5.09%，Y向最小剪力系數5.26%，滿足抗規第5.2.5條最小剪力系數3.2%的規定。 （2）框架梁、暗梁和次梁的設計 嵌入框架柱之間的剪力墻在樓面位置設暗梁，暗梁寬度為墻寬，高度取墻寬的兩倍且不小于600mm，該暗梁參與結構整體計算并按框架梁計算配筋。核心筒區域剪力墻設邊框暗梁，寬度為墻寬，高度為墻寬的兩倍，

5、該暗梁按抗震構造配筋。 （3）樓板設計 豎向體型突變部位及上下1層的樓板厚度分別為150，130mm，雙層雙向配筋，配筋率取計算振型數與周期比。 振型數與周期比簡單計算：結構計算振型數取15個，X向的有效質量系數98.66%，Y向的有效質量系數99.92%，滿足高規第5.1.13規定。結構第1振型為X向平動，第2振型為Y向平動，第3振型為扭轉，T3/T1=0.7761，滿足高規第3.4.5規定。值且不小于0.25%。 2.2 結構的不規則情況和設計措施 2.2.1 樓板不連續 為提高樓板削弱區域抗震性能，豎向體型突變部位的樓板在該區域的厚度取180mm，其他樓層的板厚在該區域分別增加30mm，

6、該薄弱區域樓板鋼筋采用雙層雙向通長設置，配筋率不小于0.30%。樓板邊緣設扁梁，扁梁上部縱筋直錨入樓板內，錨固長度按照抗震要求確定。 2.2.2 凸凹不規則 本工程層421平面凸出長度為11.3m，大于平面突出方向結構總長度（22m）的51.4%，按照高規判別為凸凹不規則。結構設計時對平面尺寸突變位置的樓板厚度和配筋進行加強。 2.2.3 豎向體型收進 （1）豎向體型收進的判別 因建筑使用功能變化，本工程層4以上結構平面部分收進，體型收進位置的高度為11.1m，為建筑總高度的17%，接近高規第3.5.5條20%的限值。收進后的平面寬度為12.7m，為下部樓層對應寬度的49.6%。按照高規第3.

7、5.5條收進后的平面尺寸不宜小于下部樓層平面尺寸75%的規定，本工程為結構豎向不規則。 （2）豎向體型收進建筑的抗震加強措施 結構薄弱層在多遇地震作用下的剪力設計值乘以1.25的增大系數。該樓層剪力墻的墻肢名義剪應力的控制和剪力墻水平抗剪鋼筋的配置采用中震不屈服分析的計算剪力。在結構設計時上部收進樓層和相鄰下部樓層對應位置剪力墻和框架柱的截面尺寸不變，混凝土強度等級不變，以減小兩個樓層的抗側移剛度和承載力的差異。在結構設計時豎向體型收進樓層及地上層4設置約束邊緣構件，提高墻肢的抗震性能。對豎向體型突變部位及其上、下一層樓板的厚度和配筋采取加強措施。 3 不規則高層建筑結構設計中應采取的措施 3

8、.1 減小建筑結構的相對偏心距。 相關研究表明建筑結構的扭轉效應與相對偏心距在一定程度上是成線性關系的，如果想要改善建筑結構的扭轉效應，以及進一步的縮小樓層的位移比，則可以通過調整建筑結構的平面布置，進而使得建筑結構的質心和剛心可以更加的接近。實踐工程中減小建筑結構偏心距的常用方法有： 調整建筑結構平面的不規則性布置應該是在初步計算分析后才進行，通過初步計算的結果找到建筑結構的質心、剛心，同時需要做的便是通過相關數據以及實踐經驗比較準確的判斷建筑結構的剛度分布，最后在適當的增減距質心較遠的抗側力構件。 3.2 調整建筑結構抗側剛度和抗扭剛度比。 由相關研究表明：建筑結構的扭轉效應與結構周期比的

9、平方的關系基本上是線性的關系，所以在設計建筑物時，可以考慮適當的減小建筑結構的周期。在做剪力墻時，則需要在合理的范圍內盡量的加長或者增厚周邊剪力墻，特別需要重視的是那些離剛心最遠處的剪力墻。加大結構抗扭剛度的一般做法是在建筑結構邊上設拉梁，同時縮小建筑結構的扭轉周期，還可以通過增加周邊連梁的剛度來實現。 3.3 提高周邊抗扭構件抗剪力。 要保證建筑結構在強烈震動下依然安全，只靠調整結構布置是不夠的。相關技術人員通過實驗得到了如下的結論，即：當建筑結構處于非彈性時期時，對稱的建筑結構受到雙向水平地震作用便會隨形態變化的而偏心。如果考慮建筑結構的抗震性能，則應該強化那些受抗扭效應制約構件的抗剪性能，以便使得建筑結構可以在強震作用下保持整體彈性狀態。 結束語：地震災害時有發生，不規則建筑結構卻大量涌現，這對新時期背景下的高層建筑結構設計人員提出了更高的要求。建筑結構之所以分為規則結構和不規則結構，主要是因為不同的結構下，地震的作用受力特點和震害特點不同。引起不規則的因素比較復雜，對不規則的準確界定及具體指標仍然存在不足，不能完全依賴結構的規則性規范下的定量指標。設計人員要結合高層建筑設計采取針對性的措施，加強不規則的應用，提高高層建筑結構設計的安全有效性，為整個高層建筑