文/杜熹 重慶燃氣設(shè)計研究院有限責任公司 重慶 400020

在高層建筑房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，受外界多種因素的影響，房屋建筑結(jié)構(gòu)往往會呈現(xiàn)出不規(guī)則的特點，具體表現(xiàn)在部分建筑樓板的不規(guī)則設(shè)計、建筑剛度不規(guī)則、建筑凹凸不規(guī)則等方面。從實際應(yīng)用情況來看，高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅能夠提升房屋建筑設(shè)計的視覺效果，而且還能夠增強整個房屋的安全性、穩(wěn)定性。為此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，需要相關(guān)人員在準確判斷建筑設(shè)計不規(guī)則性的基礎(chǔ)上，加強對高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計和應(yīng)用。

1、高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計基本內(nèi)容

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要充分考慮周圍施工環(huán)境、氣候條件以及影響施工等各類因素，在綜合分析各類因素的基礎(chǔ)上對建筑房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，進而滿足人們對房屋建筑使用功能和外觀的需求。在建筑行業(yè)的深化下，高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計成為當前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容，這種不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的特點一般體現(xiàn)在其平面和垂直受力，即在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候設(shè)計人員需要及時找到結(jié)構(gòu)設(shè)計的不規(guī)則點，之后圍繞這個不規(guī)則點來對整個建筑規(guī)模、方案進行設(shè)計。

2、高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計分類

2.1 建筑自身結(jié)構(gòu)的不規(guī)則設(shè)計

建筑自身結(jié)構(gòu)的不規(guī)則設(shè)計具體是指在建筑結(jié)構(gòu)初始設(shè)計的時候，為了能夠確保建筑造型的獨立、穩(wěn)定而對建筑結(jié)構(gòu)進行不規(guī)則設(shè)計。從建筑結(jié)構(gòu)實際設(shè)計操作來看，不同結(jié)構(gòu)建筑的材料擺放和使用不同，會使得建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。

2.2 建筑豎向結(jié)構(gòu)的不規(guī)則設(shè)計

第一，建筑側(cè)向剛度的不規(guī)則。不同樓層的建筑，其側(cè)向剛度不同，在受到豎向荷載影響的時候，樓層軸向會出現(xiàn)不同程度的形變。建筑側(cè)向剛度不規(guī)則的判定標準是目標層剛度和上層剛度的對應(yīng)關(guān)系。第二，建筑豎向構(gòu)件抗側(cè)力的不規(guī)則。建筑豎向構(gòu)件抗側(cè)力的不規(guī)則的判定標準是不同位置房屋結(jié)構(gòu)在構(gòu)建的時候，縮進差異超過25%，外墻差異超過10%。第三，建筑樓層承載力發(fā)生突變的不規(guī)則。臨近樓層建設(shè)的過程中，在外力作用下房屋建筑結(jié)構(gòu)承載力會發(fā)生不規(guī)則的變化。

2.3 建筑平面結(jié)構(gòu)的不規(guī)則設(shè)計

第一，凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)。建筑平面凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)的判定標準是建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)平面凹進去的尺寸要投影方向上的尺寸大30%左右。第二，扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)。建筑平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)的判定標準是建筑物內(nèi)部每個樓層的最大彈性水平位移要比樓層兩邊的彈性位移表達大至少1.2 倍。

3、高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)具體設(shè)計應(yīng)用

3.1 某高層建筑概述

在某電視臺大型建筑中，支柱的基本結(jié)構(gòu)以兩棟傾斜大樓為主，在懸空180 的位置上向外延伸10m 左右，使得房屋結(jié)構(gòu)在正面上呈現(xiàn)出“0”型狀態(tài)，在側(cè)面上呈現(xiàn)出“S”型結(jié)構(gòu)。在對該建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候為了能夠增強建筑性能，應(yīng)用了不規(guī)則設(shè)計理念。

3.2 減少建筑結(jié)構(gòu)的相對偏心距離

高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)具體設(shè)計應(yīng)用的第一步是采取有效措施減少建筑物結(jié)構(gòu)的相對偏心距離。從實際施工情況來看，高層建筑扭矩效應(yīng)和偏心距離之間呈現(xiàn)出的是一種線性關(guān)系。因而想要確保高層建筑的扭矩效應(yīng)，需要采取措施減少建筑物的位移數(shù)值，加強對高層建筑結(jié)構(gòu)相對偏心距離的控制。

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計操作的時候，施工人員需要應(yīng)用一定的模型來計算出高層建筑的質(zhì)量中心和剛度中心，強化對建筑物整體結(jié)構(gòu)剛度分布情況的細化分析，從而減少高層建筑物之間的偏心距離。

3.3 優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)、抗扭剛度比

高層建筑扭矩效應(yīng)和高層建筑的結(jié)構(gòu)周期存在密切的關(guān)聯(lián)，二者呈現(xiàn)出線性關(guān)系，因此通過減少建筑結(jié)構(gòu)周期能夠降低高層建筑的扭矩效應(yīng)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中為了能夠增強建筑的穩(wěn)定性，需要施工設(shè)計人員采取有效措施加大高層建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻面積和厚度，從而在一定程度上減少高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期。

3.4 在高層建筑結(jié)構(gòu)中適當增加防震縫

高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計以平面形狀為主，但是在實際操作中受多種因素的影響使得平面結(jié)構(gòu)無法正常構(gòu)建。在防震縫的作用下則是能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構(gòu)演變?yōu)橐环N單元結(jié)構(gòu)，通過應(yīng)用不同的建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計理念能夠進一步發(fā)揮出防震縫在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的作用。

3.5 強化高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的抗剪力

高層建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計的過程中會影響整個房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗震性，為此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中需要相關(guān)人員應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計來強化整個房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保高層房屋建筑結(jié)構(gòu)在強烈的振動下依然保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。而想要強化整個房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能需要增強高層建筑抗扭構(gòu)件的承載力。

結(jié)語：

綜上所述，在建筑行業(yè)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提升下，人們對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題予以了更多的關(guān)注，結(jié)合社會發(fā)展對高層建筑施工設(shè)計提出的要求，我國傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念需要及時改變。不規(guī)則設(shè)計作為一種新型高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，不僅能夠增強整個房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，而且還能夠進一步提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的美觀度，使得設(shè)計出的高層房屋建筑更受人們歡迎。為此，結(jié)合高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計基本內(nèi)容和具體分類，相關(guān)人員要從減少建筑結(jié)構(gòu)的相對偏心距離、優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)和抗扭剛度比、增加防震縫、強化高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)的抗剪力等方面思考怎樣優(yōu)化高層建筑的不規(guī)則設(shè)計，旨在能夠更好的促進高層建筑建設(shè)。