建筑设计规则范文

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中图分类号：TU2

Abstract: In this paper, I discussed architectural designing on complicated plot, saw the difficulty of it in a dialectical prospect. In addition, I discussed how these types of buildings interact with the plot, the architectures nearby and interact with the function of the building. Furthermore, the new designing’s adaption and conscious activity with the environment, and its commercial value and its contributions to urban landscape system.

由于现代城市建设速度的迅猛发展，各地老城区的改造项目也不断增加，使我们在做规划和建筑设计中经常会遇到一些形状不规则的地段：有的地段形状狭长窄小；有的地段平面形状带有很尖的锐角；有的地段带有很多的弧线边；有的凹凸变化复杂等等，奇形怪状五花八门。对于这些形状特殊的地段，由于受到各种各样因素的制约，建筑师们对此经常感到非常棘手。若客户对建筑师在设计方面的约束较小，给予建筑师在建筑设计方面以较大的自由度，则建筑师们还能比较从容地应对。如遇到对设计要求较严格的客户，建筑师们就要拿出很大的精力和时间，并需费非常大的周折，来进行场地平面及建筑总体方面艰苦的平面和空间构思。由于香港的特殊条件，那里的建筑师们对此类问题的应对就有很多可借鉴的例子，例如香港关吴黄建筑师事务所设计的香港圣约翰大厦就做的比较出色，为我们在处理这样非常狭窄复杂形状地段上的设计做出了典范（见图）。这栋高层商业大厦位于港岛中环花园道33号。它的两侧是很近而且弯曲的街道，两条街道距离在15米左右，在场地长向还有非常大的高差。为不使如此体量的建筑在这样狭小的场地上太过于拥挤，而采用了底层架空的做法，用了6根粗壮的柱子及垂直交通核心筒将整个大厦托起。这样其下部空间就变轻灵很多，底部的半开放空间与街道城市空间互相交融，同时它的地下层候车廊对外开口位置则利用了场地高差，巧妙地设置在场地低处。使商业大厦的入口空间与乘客候车的公共入口空间截然分开来，使其在人流上和功能上互不干扰。另外，在场地最低处设置的喷泉跌水（与层层的台阶交合一起），还为城市景观和公共设施做出了贡献。

底层平面

地下层平面

香港圣约翰大厦外景

在多年来的设计工作实践中，我自己也碰到了很多形状复杂的地段，对在设计中处理这样的地段也积累了一些正反两方面的经验。对于在设计中碰到的各式各样的复杂地段，在接到设计任务后首先要进行非常细致有针对性的分析；带着规划部门对规划和建筑的要求及客户的设计要求，找出地块中尽可能多的有利或不利因素，进行总体地协调；把握地段中的主要矛盾，并在设计上做出适当的取舍；去全面地进行发散性的思考和比较，开动自己的四维想象空间。

其一，要考虑建设地段周边环境对它的影响及它建成后能对地段周边环境的影响，即相互之间的影响。这里包括周边交通环境对它的影响及它对周边交通环境的影响（因各地块的划分通常通过道路来划分），它的出现有可能对其周边产生交通压力；它未来的建筑体量是否对周边环境有影响，是具有亲和性还是具有侵略性；在它的建筑造型和色彩上是否与周边其它建筑相互协调，是否能相互融为一体并交相辉映；它的建设是否对周边建筑在生态环境上产生不利影响（如日照、通风、绿化、噪音等方面）；地块上的建筑空间与现有城市空间如何相互交融等。如何在设计中消除负面影响并对破坏的生态环境加以补偿（如增加绿化及水体设计、减噪隔音等小气候方面设计）；因它增加的人流对周边生活配套设施的压力或它对周边生活配套设施给予的改善等等。从总体设计上要有能解决问题的信念，在具体设计问题上要逐个认真对待。对束缚设计手脚的外在因素，如原有相邻建筑对其的压迫感、周边交通的局促感、旧建筑与新建筑的不协调感等进行一一破解。

其二，不规则地段对新建筑物本身使用功能的影响。建筑的使用功能虽然在某些的情况下对场地有一定的适应性，但是一般来说，不规则地段对它的影响还是非常巨大的，特别是当建筑对室外功能场地尺寸的要求较严格时。例如像有停车位数量要求的停车场地和对回车空间有要求的场地，各类厂区及公共建筑、各类学校建筑（内部需设的各类标准的运动场地，如篮球场和排球场）等等，有的要求场地方整规则（如各种货物堆场、集装箱堆场等）；有的有要求场地要有固定朝向和建筑物的摆放朝向要求；有的在功能上要求场地的出入口有固定的出入方位等等。在这样的地段上，建筑的摆布往往受到建筑后退建筑红线距离和场地内外建筑日照距离的更严格的考验。对同一个地块，同样的功能要求，不同阅历的建筑师往往在设计上有不同的设计思路。地块虽是相同的，但好的建筑构思能产生事半功倍的建筑效果。地块形状是固有不变的，而地面上的空间是可以让建筑师们充分发挥的（当然是在城市规划部门的规划设计条件所控制的范围内）。

其三，从项目的经济方面考虑，往往在这样的地段上它的商业价值较高且地价也非常贵（这在城市的老城区别突出）。这也就对我们规划建筑设计方的规划和建筑设计提出了更高的要求，要求其地块内的建筑容积率、建筑物的高度、建筑覆盖率等都应有一个较高的经济水准。建设方对其地块内建设资金的投入要求有一个较高的经济回报率，这里也包括其建设方所要求的建设后所形成的建筑形象（建筑广告效应）等等。在这些方面的设计工作就需要与建设方进行密切的配合，发掘出地块中潜在的经济性。在设计中精心推敲，地尽其力，一举数得，以使其地块体现出更高的商业价值（其中含所允许的最高的容积率、所允许的最高的建筑高度、最佳的建筑使用空间和功能、最好的建筑形象、最高的销售价格等等）。另外，城市中这样的地段往往处在繁华地段或主要街区，在这些地块上的建筑对城市景观有着举足轻重的影响，新建筑的建成也往往会引人注目并品头论足。这也就带来了正反两方面的城市景观价值，好的新建筑能给所处地段原有的城市景观和交通带来新的面貌，似锦上添花。现在对在这些寸土寸金的地段，很多建设方都要求建筑师把建筑布置的很满，占满建筑控制线内的每一寸土地，而不考虑留出一定的建筑外部空间作为建筑与街道的过渡。这就形成了一个误区，似乎只有这样才把地块充分利用好了。在城市景观上，形成我们现在街道两侧笔直的建筑“墙体”，没有大小变化的街道空间，走在这样的街道上使人感到非常呆板压抑。

综合上述的各项考虑，在对其地块的详细规划和各个单体建筑方案设计上，要提出有针对性的设计思路（因为每个项目的问题组合都是不同的），再进行细致的多方案比较。

首先要对建筑的使用功能进行揉合调整，在不影响建筑总的使用功能条件下，其所做的规划设计应尽可能地来适应现有场地。在设计中要观察发掘出所给场地中对拟建建筑带有积极性的东西，并对那些不利因素进行规避，能改造的地方尽力进行改造，化不利因素为有利因素。在设计中还要精心计算合理地利用场地，不使土地产生浪费。对于建筑覆盖以外非常零碎的部分尽量辅以绿化，以绿化的氛围来做建筑改造适应场地的补充。用创造性的建筑形象来弥补困难形状的场地带来的缺憾。对于那些较狭小的场地，并不是一味在设计上用建筑去填满它，而应该留出一定的场地空间，在设计上使场地内的建筑空间有一定的空间变化。在竖向上从建筑的空间变换来寻求解决困难形状的场地另外的设计途径，平面解决不了的在空间来解决。对于这样的比较困难的场地，首先要在建筑设计方案本身上做文章，不要因项目的场地原因怨天忧人，要知道这也是对建筑师自己的一个非常好地挑战机会。只有你能认认真真地从建筑设计上解决了这方面的问题，那么你所做的项目建筑设计一定是优秀的。而若回避这些矛盾就得不到解决这类问题的能力，就不能从困境中得到历练而升华。

作为一个以建筑设计为职业的建筑师，要想在建筑设计工作中不断提高自己的设计水平，并想在建筑设计上有所作为和发展，就要设计工作中认真对待每个所面临的设计项目，特别是地段形状复杂的设计项目。谋求在设计实践中探索解决这类问题的方法，积累解决这类问题的经验，这对建筑师来说是非常重要的。我相信建筑师同行们，能在不断解决各种各样复杂形状地段的实际设计工作中得到更多的乐趣。

注：图片来源自《香港建筑》---万里书店 ∙ 中国建筑工业出版社

个人简介：杜耀东男汉族1959年12月生本科学历工学学士

高级建筑师、国家一级注册建筑师、注册咨询工程师（投资）

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在进行建筑的建造过程中往往会由于相关环境以及地质条件的限制而导致建筑体呈现出不规则的形状，一些不对称的建筑结构也比较常见。比如说著名的中央电视台大楼就是一个典型的不规则建造体，尽管如此，但是它却真实的体现设计者独具一格的设计理念。同时，不规则建筑在受力上能够影响建筑设计工作的开展，会造成建筑结构在水平方向上的偏心侧力，会产生一定强度的变形力以及扭转力，造成建筑结构抗侧力的降低，增加建筑的建造成本。所以说在进行具体的实践时还是应该注意尽最大可能的保持建筑结构的对称，因为这样是提高建筑抗侧力的重要基础条件，有效的提高建筑物的安全系数和使用寿命[1]。

1不规则建筑的发展现状

随着科学技术的进步以及在建筑领域设计理念的更新，近些年来，我国的建筑行业也有了巨大的发展。我国的城市化进程很大程度上促进了建筑行业的快速发展，各种不同的建筑设计新理念也广泛的应用在城市建筑中。现在城市建筑已经一改往日的单调与规则，开始追求符合新时代审美的建筑设计风格，其中不规则建筑以及非对称建筑都得到了极大的发展。现在，许多大城市中的一些建筑因其独特的建筑风格赢得人们的普遍关注，比如说比较出名的“东方之门”等。当然在这些建筑的背后是建筑师和相关的设计人员们辛勤努力的结果。但是，虽然不规则结构设计能够很大程度上提高建筑的美感，但是，这也会在很大程度上提高建筑设计的难度，如何设计独具一格而又能够保证建筑安全的不规则建筑已经成为了建筑行业未来发展的重要研究课题。

2建筑结构中的不规则类型分类

对于建筑结构来讲，一般能够分为以下的两类，包括平面不规则结构和竖向不规则结构。平面不规则结构类型主要包括以下的几类：平面凹凸的不规则性、扭转的不规则性以及个别楼板的不连续等几类；竖向的不规则主要包括楼层承载力的突变、侧向刚度的不规则性以及竖向抗侧力的结构构件不连续等。本文主要是选择两种设计工作中比较常用的不规则结构进行分析介绍。

2.1对平面不规则结构类型的判断

首先，对于扭转结构来讲对其不规则的判断根据主要是在每一楼层的最大限度弹性水平唯一尺寸必须是超过紧邻楼层两个端点之间弹性水平位移的1.2倍，也可以对最大层间位移进行考察，必须保证超过层间平均位移值的1.2倍。其次，对于凹凸结构的不规则形判定指标为凹进去一侧的数量是否超过其投影尺寸的总长度的30%。再次是对于楼板局部结构的不连续性的判定标准主要是根据相关楼层平面刚度以及楼板尺寸所发生的急剧变化程度。

2.2对于竖向不规则结构类型的判断

首先，应该对建筑结构侧向刚度的不规则形进行判断，对于此种类型建筑进行判定的标准为楼层之间的侧向刚度低于相邻上一楼层侧向刚度的70%，如果该楼层的刚度值小于以上三个楼层侧向刚度平均值的80%也可以做出这种判定。同时，楼层个别区域水平收缩的长度应该超过与之相邻楼层的25%。其次，对于楼层之间承载力的突变标准为楼层之间的受剪力强度低于与紧邻上一楼层剪力强度的80%。再次是对于建筑结构竖向抗侧力结构不连续的判定指标为在竖直方向上抗侧力构件能否通过水平力的转变而不断向下部楼层传递。最后对于楼层之间质量的突变标准为楼层质量应该超过相邻下一层质量的1.5倍[2]。

3对于不规则建筑结构设计的主要方法

在实际的建筑结构施工过程中，根据有关人员的研究以及实验可以发现，那些抗震能力不强的建筑结构主要是一些结构不规则的建筑物，还包括一些建筑物质量与刚度发生偏离的建筑，根据相关的研究还可以看出，对建筑结构产生稳定性最大影响的是扭转效应以及扭转结构。所说在具体进行建筑结构的设计与施工工作时应该尽量的对结构的扭转效应进行限制，建筑工程中最普遍用来限制建筑结构扭转效应的办法主要包括以下的几类：第一，如果建筑结构的某一部分比较弱就很有可能会导致建筑结构之间的错位，所以说，提高建筑结构的扭转刚度可以从这一方面入手；第二，要想提高建筑结构的抗扭转效应应该尽可能的降低建筑结构在平面上的不规则性，这样进行设计能够在一定范围内对可能产生的过大偏心力进行限制，提高建筑物的扭转效应力度。在进行建筑结构的设计时如果两种效应扭转周期逐渐接近，由于震动耦连的作用，建筑物的扭转效应会在一定程度上增大，所以对于建筑结构而言，降低扭转效应是保证建筑稳定性的重要方面，主要包括以下几个方面：对于建筑结构平面不规则性的设计应该是在一定计算分析的基础上做出，根据相关的计算确定建筑结构的刚心以及质心，并且同时还应该注意根据相关的数据以及相关的工作经验来对建筑结构的刚度分布进行分析，然后适当的对距离质心比较远的抗侧力构件进行调整。在进行建筑设计时应该注意降低建筑体的偏心距，根据有关的数据可以得知，建筑体结构的扭转效应与其相对偏心距之间存在一定的关系。可以通过降低楼层之间的位移比来改变建筑结构的扭转效应，所以在进行设计时应该对建筑物的平面位置进行适当的调整，这样能够有效的减少建筑结构质心与刚心之间的距离，使两者尽可能的重合。对周边抗扭构件的抗剪切力进行提高，如果想要保证建筑结构在强烈震动下的安全，如果仅仅对建筑物的结构作出调整还是不够的。根据有关技术人员的研究可以发现，处于非弹性时期的建筑结构，如果受到双向水平震动的作用很有可能造成建筑结构的偏心现象[3]。对于建筑结构抗扭刚度比以及抗侧刚度进行调整，根据有关的研究成果可以发现，对于建筑结构来讲，其扭转效应与结构周期之间比值的平方是具有线形关系，所以说在进行建筑结构的设计时应该注意合理的降低建筑结构施工周期。比如说在进行剪力墙的施工时，应该在保证建筑工程稳定、安全的前提下适当的增加周边相关剪力墙的厚度，尤其是对于那些距离刚心最远的剪力墙。合理的设置防震缝，在进行工程施工时可能会遇到一些平面形状比较复杂的建筑工程，由于在进行这一类建筑结构的设计时会受到相关地形条件的限制，所设计的平面结构往往是不规则的，通过合理的设置防震缝不仅能够有效的将相关的建筑结构分割成一些比较简单的单元，同时还能有效的提高建筑结构的稳定性。

4结语

不规则建筑结构在现代城市建筑中越来越普遍，不规则结构对于建筑工程质量建设也具有越来越重要的地位。但是现阶段的不规则建筑结构应用中依然是存在一定的问题。所以，相关的研究人员应该加强对于不规则结构的研究，在满足现代人多样化需求的同时尽量的降低不规则结构的负面影响。

作者:陈树 单位:广东艺林绿化工程有限公司

参考文献:

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跳出传统建筑对称模式，进行建筑结构的不规则设计，是现代建筑设计突出自身特点，体现审美价值的重要途径。由于不规则设计在结构强度与稳定性上会受到一定的影响，而保障建筑物的性能与使用安全又是建筑设计的必然要求，这也给不规则建筑结构的设计提出了较高的要求。随着现代建筑技术的发展以及新型高性能建筑材料的广泛应用，不规则建筑结构的安全性与可靠性也能够通过科学的设计与技术、材料的合理选用而得到充分的保障。

一、不规则建筑结构设计的分类

1.平面不规则结构

平面不规则结构的特征主要有：（1）扭转不规则，扭转的位移比大于1.2。（2）凸凹不规则，包括平面狭长、突出过细、凹进过多等。（3）楼板局部不连续，局部楼板宽度不足所在层典型宽度的一半，开洞面积大于总面积30%，有较大错层等。

2.竖向不规则机构

竖向不规则结构的特征主要有：（1）侧向刚度不规则，楼层侧向刚度低于其相邻上部楼层的70%或上部相邻三层平均侧向刚度的80%；在结构顶部存在部分墙体柱体被取消的情况，形成空旷房间。（2）竖向抗侧力构件不连续，抗侧力构件内力经由水平转换构件向下传递。（3）楼层承载力突变，A级高层建筑的层间受剪承载力比小于0.8，B级高层小于0.75。

3.超规范结构

超规范结构的主要包括：（1）超高结构，超过了规范规定的最大高度。（2）超限结构，超过了规范规定的其它限值。（3）新型结构，特指采用新材料、新工艺、新技术建造的，规范没有涉及的新的结构类型。由于超规范结构本身属于超出相关规范的限制，或没有明确的规范限制的建筑结构设计，与之相适应的施工技术也极不成熟，在对其进行结构归类时，即使其平面与立面布置相对规则，仍要将其归为不规则结构的类型中，确保设计审查的严谨性，以及建筑结构的稳定性。

4.复杂高层结构

复杂高层结构主要包括带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构、连体结构、多塔楼结构等。

二、建筑结构设计中不规则性问题探究

1.建筑荷载传力问题

在不规则建筑结构中，荷载传力特征也会发生一定的改变，常规建筑物由于其结构的规则性，建筑荷载可以通过垂直或水平结构部分，快速将荷载从其作用点传导至建筑物相应的持力点。而不规则建筑结构由于结构的不规则性，其荷载传力方式与途径也会发生相应的变化，因此必须要对荷载传力问题进行合理的设计，根据建筑物所承受的荷载特征，对建筑物结构设计进行相应优化。

2.结构刚度问题

不规则建筑结构的结构刚度问题，是影响建筑物使用性能与安全性能的重要因素，因此应在结构设计中给与足够的重视。对于楼屋盖的结构刚度应控制在一定的范围内，其刚度如果过高，就会导致楼屋盖自身重量的增加，所占空间也会增大，在一定程度上对建筑物的空间使用造成影响，也增加支撑结构的荷载，同时还会造成施工成本的增加；而如果楼屋盖的结构强度过小，也会导致梁板结构易发生较大变形，一方面破坏建筑的美观性，另一方面也可能会导致建筑物门窗、填充墙的损坏，影响建筑物的使用性能。此外，还要对主体抗侧力结构的刚度进行合理控制，要确保其刚度能够满足建筑物的正产使用，并能够维持建筑物在一定范围外力作用下的稳定性。

三、加强不规则建筑结构稳定性与可靠性的措施

1.加强设计方案的优化

在不规则建筑结构的设计中，尤其是高层建筑的结构设计中，应在尽量满足建筑物外观需求的同时，对设计方案进行合理的优化，如对建筑物外观进行设计时，可以考虑使用规则平面的组合形成不规则平面效果的设计方案，由于规则平面本身具有受力均匀的特点，这也可以有效的弥补建筑物外观不规则平面受力不均匀而影响安全性与稳定性的不足。对平面凸凹不规则结构的设计，可以考虑合理加设防震缝或滑动铰支撑，形成多个较规则的抗侧力结构单元，以此来提高建筑物的安全性。在设计楼板不连续结构部分时，应考虑适当加设拉梁或拉板，从而避免不连续程度过大对建筑结构稳定性与安全性的影响。

2.选用合理的计算分析方法

建筑物抗震能力的计算分析是一项相对复杂的工作，由于地震的发生不易预测，且一旦发生往往危害性较大，这也增加了这项工作的难度。现阶段国内外对于建筑物方针能力的计算分析上还没有形成完全统一的标准与计算方法，通常建筑结构设计会将符合国家规定作为计算分析方法与标准选用的依据。常规计算分析方法主要包括底部剪力法、弹性时程法、振型分解反应谱法等方法进行对建筑物结构设计的分析，而具体选用何种方法还要根据建筑物的实际设计要求与施工需求来最终决定。此外，随着科学技术的不断发展，新的更科学的计算分析方法也将逐渐被人们应用，并通过更准确的评估分析，为建筑物的设计与施工提供科学的指导。

3.提高建筑物抗扭部件的抗剪力

对于高层建筑物不规则结构的设计，要充分考虑到高层建筑物的特征以及对抗震性能的具体要求，必须充分保障高层建筑物结构的稳定性与安全性，防止其在地震中垮塌所造成的严重损失。高层建筑物抗扭部件容易受到地震中产生剪力影响，而发生变形，因此，在设计过程中应充分考虑到高层建筑物抗扭部件结构的抗剪性能，从而确保建筑物在受到地震影响时，能够保持自身整体弹性的状态，减少所受到的影响，进而提高高层建筑物整体的稳定性与安全性。

4.合理设计建筑物的结构刚度

为充分提高建筑物的稳定性与安全性，应该对建筑物的关键部位的结构刚度进行合理的设计。如对于楼屋盖结构的设计，要确保其刚度既满足正常的使用需求，具有足够的稳定性，同时也要考虑到结构自身的重量、建筑物的使用功能以及施工成本问题，设定最合理的结构刚度。对于抗侧力结构的刚度设计，要确保结构能够充分发挥出其抗侧力的功能，要能够充分保障建筑物整体结构的稳定性。此外，对不同结构部位的刚度比应进行合理的设计，使其满足建筑物整体结构稳定的要求。

5.设置弹性楼板

弹性楼板的设置对于增强不规则结构建筑物的抗震能力也有着很好的作用。弹性楼板主要应用于楼板不连续、开洞面积较大、表面凸凹不规则等情况下的楼板设计，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，因此对于弹性楼板的设计与材料选择要进行严格的把关，进而保障建筑物整体结构的稳定与安全性。

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随着科学技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，人们对物质外观、精神文化的需求也在不断加强，在审美观的全面提升下，当代高层建筑物的结构设计也从以前的规则性、对称性逐步转向不规则性、不对称性。在高层建筑结构设计中,不规则性可能会影响高层建筑的结构布局、位移比的控制、架空楼层或薄弱楼层设计、施工图的设计等，因此需从经济性、安全性、合理性的角度出发准确判断并分析高层建筑结构设计的不规则和位置，以最大程度的增加建筑物的各种结构性能。

1、我国高层建筑不规则结构的现状

经济全球化与科学技术高新化进程在不断加深，我国各行各业也在不断进步与发展，近些年来，我国房地产业、建筑业的发展势头较为迅猛，许多大中小城市都在不断的扩建和改造，而建筑设计者也为了顺应时代的召唤和城市建设的多元化发展，他们渐渐改变了建筑物务必规则与对称的传统观念，更多的尝试去设计一些不规则、不对称的多样化、标新立异结构的建筑物。现代人们的观念也在逐渐的改变，各大城市中已经出现了很多不规则的复杂结构建筑物，这是我国乃至全球范围内建筑行业今后的发展方向。另一方面，尽管不规则和不对称结构的建筑物使城市更加美丽和繁华，但其设计和建造无不考验着设计人员和建筑施工人员，这也对他们提出了更高更严的要求。

2、高层建筑不规则结构的分类

高层建筑不规则结构主要可以分为两大类：其一是竖直方向建筑物的不规则的结构类型，比如竖向抗侧力部分构件的不连续、侧向刚度结构不规则、楼层架空层使其质量与承载力均发生突变等等；其二是平面方向不规则的结构类型，比如楼板局部由于反梁结构突起出现的不连续、厨房及卫生间降板使楼板凹凸不规则、扭转导致的不规则等等。

2.1 竖直方向建筑物的不规则

2.1.1 竖向抗侧力部分构件的不连续

高层建筑物中竖向抗侧力部分构件不连续的判断标准即在竖直方向上的部分抗侧力构件自身的内力借助水平转换构件使之向下传递。

2.1.2侧向刚度结构不规则

高层建筑物中侧向刚度结构不规则的判断依据是本楼层中侧向刚度取值是否小于本楼层上面一层该值的百分之七十，或者小于本楼层上面相邻的三个楼层该值平均值的百分之八十，那么除去顶层不计算，则楼层局部收进的水平方向数值不小于与本层相邻下一层的百分之二十五。

2.1.3 楼层质量以及承载力的突变

高层建筑物楼层之间是否质量突变，其判断标准是本楼层的质量大于与其相邻的下面一个楼层质量的二分之三倍。而判断承载力是否突变的标准是楼层之间的抗侧力结构抗剪力数值小于与其相邻的上一层该值的百分之八十。

2.2 水平方向建筑物的不规则

2.2.1 楼板局部产生不连续

高层建筑物楼板局部产生不连续的判断依据是本层楼板设计尺寸与平面刚度是否发生急剧突然的变化。

2.2.2楼板凹凸不规则

高层建筑物楼板凹凸不规则主要是判断其结构平面凹进一侧（如厨房、卫生间的降板）尺寸会大于该楼板投影方向上面总尺寸的百分之三十。

2.2.3 楼板扭转不规则

高层建筑物楼板扭转不规则的判断依据是本楼层弹性水平位移的最大值要大于其两端处弹性水平位移的平均值的1.2倍，亦或是本楼层最大的相邻层间位移要大于其两端处的层间位移的平均值的1.2倍。

3、高层建筑不规则结构设计采取的对策

高层建筑物在地震的时候较易遭受破坏的一些结构大多都是平面不规则性结构，同时建筑物的刚度偏心、质量、承载力以、抗扭转刚度过于脆弱的建筑结构，其中，扭转效应对于建筑设计结构的破坏是最为严重的，那么，在工程设计的时候就有必要对其结构的相关扭转效应进行有效控制与限制，例如可以尽量对建筑物设计结构平面上的不规则进行控制，这就能够防止较大偏心的出现，进而使得建筑物的内部结构出现明显的扭转效应；另外，还可以在一定的条件下尽量增强高层建筑物设计结构的扭转刚度，抑制其太脆弱而产生破坏。因此，有效研究减少建筑物内部结构扭转效应的对策就成为设计过程中所要重点关注的问题。

3.1 提高建筑物抗扭构件的抗剪力

高层建筑物的抗震设计就是达到建筑物在地震时安然无恙的效果，这单单依靠结构布局的调整是不够的，由于建筑物结构在非弹性时期内，对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象，那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能，这样就可保证建筑物在地震的时候还会处于整体弹性的状态。

3.2 控制高层建筑物结构的抗扭刚度与抗侧刚度之比

由于高层建筑物内部结构中扭转效应和结构周期之比的二次方趋于一种线性的关系，那么在建筑物结构设计的时候，需要想方设法的减小其结构周期。比如说在设计楼层剪力墙时，要在条件允许的情况下加厚或加长相邻的剪力墙，尤其是要注重距离刚心比较远的剪力墙。通常使建筑物结构中抗扭刚度加大的方法是在相应构件上增设拉梁，并且尽量缩短其结构扭转周期，另外也可以加大相邻连梁刚度来达到目的。

3.3 在结构中加设防震缝来减小地震造成的破坏

现代建筑工程中越来越多的出现一些复杂的各类建筑结构，这都是由于实际条件限制而使得无法将平面结构设计成规则或是对称的结构，这时就有必要设置规范的防震缝来把结构分解成相对简单的单一结构个体，其中还要注意在设置抗震缝的过程中，若两侧的构件体系差异较大或者对震动反应表现不同之时，那么抗震缝的设计宽度就要更多的考虑薄弱一侧的结构构件；而当结构相邻的建筑构件基础沉降量比较大的时候，也可增设兼做沉降缝的建筑抗震缝。

3.4 建筑结构设计中的偏心距减小

科学研究表明在一定条件下，高层建筑物结构设计中的偏心距和扭转效应呈线性关系，那么可以控制建筑物结构在平面上的布置，让其设计结构的刚心与质心最大程度的接近，这样就能有效的减小楼层之间的位移比，进而改善建筑物内部结构中的扭转效应。在工程实际的设计过程中，为了使结构偏心距尽量减小，首先就要进行准确的初步计算，在找到结构的刚心和质心后加以分析，并调整整个建筑结构在平面布置上的不对称和不规则性，与此同时，还要运用有关数据和条件，加之实践经验来判断出建筑物平面结构的实际刚度分布，以便能够有效增减偏离质心的抗侧力结构构件。

4、小结

高层建筑物的实际设计过程中，为了不影响建筑后续的建模、布置、施工，就要对建筑结构的不规则性合理判断，这样才能确认建筑设计的安全性、经济性、合理性。在结构设计的时候需要重点考虑建筑物的薄弱楼板或构件，在强化的同时不断控制减小，这也是今后高层建筑结构设计中对不规则性研究所要解决的重要问题。

参考文献：

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对于建筑的结构设计，我国有相应的规范要求，要求建筑的平面布置需要具有规则性，相应的的结构之间需要存在一定的对称关系，建筑的整体结构设计需要协调合理，不应该选用不规则的平面布置方案，这样对于结构的整体的性能会造成不利的影响。但是新技术、新材料的不断出现，科学技术的不断创新，为平面不规则高层建筑的结构设计提供了技术保障，如今传统的建筑规范要求已经渐渐不适用于当今的建筑需求。品面不规则建筑为城市建设添加了新的风貌。

一、高层建筑平面不规则结构设计问题

高层建筑会因为结构设计的不规则使得建筑结构产生一定的扭转效应，当然外界不良因素对于建筑的影响也会造成结构发生相应的扭转效应，外界不良因素的影响指的是例如建筑区域内发生地震，地震会对地面结构造成严重的影响，地面某部分结构会发生位移，存在的一定扭转力就会使建筑结构产生扭转效应。建筑结构本身也会导致这种不良现象的产生，以往的建筑结构设计时，会把建筑结构设计想象成一种平面的模型，这种设计方法只是适用于原来循规蹈矩的规则结构设计，在不规则结构设计中会存在很大的缺陷，因为不规则结构设计的建筑，建筑的质量中心和刚度中心所在位置很在一定的差距，并没有相互的重合。在高层建筑品面不规则结构实际时，首先要考虑极限的扭转效应，从而确定建筑需要控制扭转力的额度，并且能对扭转效应的周期指标有一定的了解，要严格的保证建筑可以拥有良好的抗扭转性能，这样才能更好地对周期进行控制，位移比的控制也应格外的注意，提升性能有效途径就是提升建筑的质量和整体结构的刚度。

二、工程概述

某工程建筑面积11457.3O，共21层高66.12m，地下室1层～地上3层是商业广场，层高3.6m，以上楼层为住宅区，层高3m。工程采用框架-剪力墙结构设计，采用平面不规则、扭矩不规则设计，合理的剪力墙能够提高建筑的稳定性，需要对建筑结构设计中的薄弱部分采取抗震构造设计。工程在建筑中中分是用了电梯等，嵌入剪力墙，满足下部商场和上部民用建筑的同时，保证构件的连续性。剪力墙在设计中，纵横面力求平衡，提高抗震性能，为减小扭转效应需要优化调整周边潜力强长度以及宽度设计。地下室顶板厚180mm，采用了双层双向配置，配筋率0.25%。核心结构外力剪力墙厚度从上往下分别为200、250、300、350mm，相应的剪力墙截面尺寸为500、600、700mm。楼面设暗梁，宽度超过墙宽度至少600mm，按照框架梁计算配筋，剪力墙边框的暗梁宽度与墙宽相等，高度是墙宽的两倍。楼板竖向体型突出部位厚度为150mm，上下层楼板厚度为130mm，配筋率超过0.25%.

三、架构整体计算

该建筑工程使用年限为50年，抗震等级为8度、第三组，预计设计地震加速度数值设定为0.2，建筑场地特征周期为0.45s，一般地震影响系数不超过0.16，最大为0.9，属于一级抗震等级，地面粗糙度为B类设计。楼面设计依照实际情况设定为居民楼2.0kN/O，楼梯间荷载围为3.5kN/O，卫生间荷载为2.0kN/O，阳台荷载为2.5kN/O，要求上人屋面荷载达到2.0kN/O。结构整体计算采用SATWE和PMSAP软件计算，SATWE最大地震效应角度角为45.285度，PMSAP计算结果与之很接近，取15个结构计算振型，X向和Y向的有效质量系数分别设定为98.66%、99.92%，结构第一振型和第二阵型分别为X向平动、Y向平动，第三振型为扭转。

荷载和地震作用下，满足高规设定要求。建筑总质量为15104.541t，X向和Y向最小建立系数分别为5.09%、5.26%，大于3.2%，满足规定要求。在双向震动作用下，考虑到偶然偏心因素，最大弹性层间位移与楼间平均层间位移比为1.39：1.21，满足要求。X向与Y向结构各层竖向层与层之间的刚度满足高俅，结构竖向不存在薄弱层，地下室和一层X向和Y向的刚度比满足要求。X向和Y向层与层之间抗剪承载力比值范围分别在0.900～1.340、0.900～1.330，满足要求。

四、结构不规则设计措施

在此设计中为提高薄弱地区的抗扭性能，竖向体型突变部位厚度设定为1800mm，钢筋设计采用双层双向通长设计，配筋率大于0.30%.工程在4～21层民用建筑的设计中平面凸出长度为11.3m，加强凸出位置的楼板厚度和配筋率。由于此建筑的上下层之间作用不同，因此在4层以上的平面结构部分收近高度11.1m，收进后的平面宽度为12.7m，满足要求。

结构薄弱层在多遇地震情况下，剪力值设计乘与最大系数，楼层剪力墙的设计采用中震不屈服分析的计算剪力。相邻两层之间的框架柱与剪力墙的尺寸面积相等，所采用的混凝土等级相同。为减少结构的扭转效应，剪力墙的布置要求均匀对称，并在此基础上加强周边剪力墙的抗侧刚度，经过计算本工程，X向和Y向的质量中心和刚度中心分距离别为0.01～0.07m、0.05～0.37m，对应的建筑物边长分别为0.27%、1.50%。在工程设计中采用了转角窗的设计，削弱了结构的抗扭性能，属于薄弱环节设计，容易出现结构的局部破坏现象，在设计中，转角窗的两侧设置剪力墙，加强楼板板筋的配置率，并在洞口边缘的端柱之间设置暗梁，提高抗扭性能。在中震不屈服的设计中，为了提高建筑结构的塑性耗能能力，地震影响系数取最大值0.45，为了保证结构安全，设计采用弹性力时程分析法补充计算，内置特征周期为0.45s，地震加速度是程曲线最大为70cm/s2，加速度依照最大1：0.85取值。

五、抗震设计

针对工程的实际，综合分析各方面因素，采取的抗震技术措施主要有：在建筑允许的情况下尽量加长加厚周边剪力墙，尤其是离刚心最远处，将刚心和质心偏心率调整到最小，减小扭转周期，将结构调整成扭转规则结构。削弱核心筒连梁，采用弱连梁连接，使平动周期增大，增大平扭周期比。控制墙柱轴压比，提高柱的纵筋配筋率和箍筋配筋率（特别是角部），纵筋配筋率均加大一级，柱箍筋全楼加密，角柱加芯柱，来提高结构竖向构件在大震中抵抗的变形能力。在凹角处增设45°斜向钢筋，抵抗角区应力集中，加强薄弱处的板厚和配筋。

总结：根据以上内容本文首先讲述了平面不规则高层建筑结构设计中存在的问题，然后根据相应的工程实例进行分析。我国建筑行业发展的速度很快，平面不规则高层建筑建设的数量越来越多，这是建筑设计者面临的挑战也是巨大的机遇，要严格的保证建筑的科学性、合理性，保证平面不规则高层建筑的各项性能都能够满足人们的使用需求。

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1前言

建筑结构不规则性就是指在建筑工程之中，由于受到平面布局、水平或者垂直受力影响，从而导致建筑结构不规则，这对于建筑结构质量或者稳定性造成了严重的影响，因此在今后的建筑结构设计过程中，必须要加强建筑结构设计不规则性问题研究，从而为建筑企业创造更高的经济效益，推动我国建筑行业稳固发展。

2建筑结构设计不规则性分类

在进行建筑结构设计时，所表现出的不规则性主要分为两种，即平面结构不规则与竖向结构不规则，首先平面结合不规则是最常见的一种建筑结构设计不规则表现，具体而言主要体现在以下三个方面，①不规则扭转，在对不规则扭转进行判断时，设计者可以从建筑物的弹性水平位移进行判断。②不规则凹凸，在进行建筑结构设计时，设计者可以从建筑物的投影方向以及投影尺寸去进行对凹凸值进行判断，并且在这个过程中要求建筑结构中凹进去的一侧不能小于30％，这样可以防止建筑出现变形[1]。③局部楼板不连续性，关于不连续判断可以从建筑物结构的平面刚度变化或者楼面面积出发。其次是竖向结构不规则，体现在以下四个方面，①不规则倾向刚度，在设计过程中要求不规则设计刚度值要小于70％，并且建筑物本身与周边建筑物的平均刚度值控制在80％以内。②竖向抗侧力构建不连续性，建筑物的竖向结构，抗侧力构建应该注重从水平方向到垂直方向的传递。③楼层承载能力不均匀，这要求设计人员楼层受力程度应该低于80％。④楼层质量不均匀性，也就是和下一层相比，应该高出上一层的1.5倍。

3解决建筑结构设计不规则性问题措施

3.1减少偏心距

有数据显示建筑结构之所以会出现扭转与建筑物偏心距有着绝对的关系，并且两种之间呈线性函数关系，因此在进行建筑结构设计时，为了防止出现扭转现象，提升建筑物结构设计规则性，在进行建筑结构设计时，就必须要不断的减少偏心距，这样才能通过线性函数调节，从而使整体的建筑结构更加的平均分布，而减少偏心距的方法有很多种，如通过详细的数据计算，从而对主体结构以及平面空间分布进行调整，并且在设计图纸之中，将建筑结构的重量核心与刚度中心位置进行标注，除此之外，在进行偏心距调节时，还可以采用数据分析的方式，从而对建筑结构刚度进行重新分布，这样可以对核心较远的抗侧力进行调整。

3.2提高建筑结构抗扭承载力

在进行建筑结构设计时，会受到很多的因素影响，这些因素造成了建筑结构的不规则性转变，因此在进行建筑结构设计时提高建筑结构抗扭承载力就显得越发重要[2]。对此美国IBC规范曾经做出一个这样的调查，其发现在进行建筑结构设计时，每增加一个计算扭矩，地震扭矩也就是质心与刚心不重合时，就会与附加扭矩等比例放大，并且当位移小于等于1.2时，放大系数就会等于1，而当位移大于1.2时，位移系数也会大于1，由此可以看出，在附加扭矩不断增大的过程中，抗承载能力也会不断增加，而这会增加偏心距，而通过上述文章介绍也可以发现，偏心距是导致建筑结构设计不规则的主要原因，因此提高建筑结构抗扭承载力，是可以解决建筑结构设计不规则性问题的有效措施。

3.3提高建筑物抗震性能

在进行建筑物结构设计时，可以分为主体设计与基础设计两个部分，其中主体设计是建筑结构设计的重点内容，而在进行建筑物主体设计时，绝对不能忽视建筑物边缘构件的设计内容，因此从某个角度分析，建筑结构边缘设计对于建筑结构物的整体质量具有绝对的影响，而通过以往的相关研究中发现，建筑结构抗剪性设计有利于提升建筑边缘结构性能，尤其是当建筑物长期处于非弹性阶段时，当受到地震或者外力作用时，易出现一些偏心问题，从而导致建筑结构出现不规则性，因此在进行建筑结构设计时，能够提升抗震性能，强化建筑物边缘结构设计的抗剪强度，这可以从本质上提升建筑物的抗外力作用，从而发挥出建筑物的弹性作用，满足建筑物规则性要求[3]。

3.4提高建筑抗侧刚度

在进行建筑结构设计时，提高建筑物的抗侧刚度是有助于解决建筑物结构设计不规则性问题的，并且通过以往的数据调查研究发现，当建筑物主体结构出现扭转效应时，会与自我震动周期出现一个平方值函数关系，利用这种比例关系进行建筑结构设计可以减低建筑结构自我诊断周期，并且消除主体结构的扭转效应，为此在进行建筑结构设计时，应该采用科学的计算调整方法，从而对墙体长度与墙体厚度进行调节，进而使建筑结构刚度远离中心墙体，并且采取边缘装置柱梁的方式，从而对主体结构震动周期进行调整，这样有利于建筑结构刚度值的提升，从而实现改善扭转刚度的目的。

4总结

在经济建设迅速发展的过程中，建筑行业迅速崛起，在这个过程中对于建筑结构设计要求也在不断的提升，而在进行建筑结构设计过程中，不可避免的会出现一些不规则设计现象，这也为建筑结构设计增添了难度，因此为了能够更好的满足建筑结构合理设计要求，设计人员必须要加大建筑结构设计不规则性问题分析研究，从而不断的提高建筑结构设计的质量，满足建筑结构设计的需求，从而实现建筑结构设计工作的顺利完成，促进建筑行业长远发展。

参考文献：

[1]曹军.高层建筑结构设计中平面不规则问题的分析与抗震措施[J].中华建设,2015(12).

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前言

在现代城镇建设中，不规则的建筑结构往往是不可避免的，而且正是这些造型新颖别致的不规则建筑物，给居住环境带来气象万千，别具一格的人文景观。因此，对不规则结构不应一味地排斥、拒绝，而应当因势利导，趋利避害。只要深入领会规范的精神，把握住工程的实际情况，抓住优化设计方案，合理选择计算方法和计算参数，认真分析薄弱部位和地震力调整，强化抗震构造措施等设计环节，就能使不规则结构的设计问题迎刃而解。

一、特征

1、 第一类： 平面不规则结构。一是扭转不规则：位移比大于 1.2。二是凸凹不规则：①平面狭长，在抗震设防烈度为 6 度、7 度时，平面长宽比大于 6.0（8 度时大于 5.0）；②凹进太多，平面凹进一侧的尺寸大于相应投影方向总尺寸的 0.35（8 度时大于0.3）；③凸出过细，凸出部分的长宽比大于 2.0（8 度时大于 1.5）。三是楼板局部不连续：①楼板开洞凹入后，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的 50%；②开洞面积大于该层楼面面积的30%；③采用细腰形平面；④有较大的楼层错层。

2、第二类：竖向不规则结构侧向刚度不规则：①楼层侧向刚度小于相邻上部楼层的70%或其上相。邻三层平均值的 80%；②高层结构上部楼层收进部位到室外地面高度大于房屋高度的 20%，上部楼层收进的水平尺寸大于相邻下一层的 25%；③高层结构上部楼层外挑，下部楼层的水平尺寸小于上部尺寸的 90%，且水平外挑尺寸大于4m；④结构顶部取消部分墙、柱形成空旷房间。二是竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递。三是楼层承载力突变：A 级高层建筑的层间受剪承载力比小于 0.8，B级高层小于 0.75。

3、第三类： 复杂高层结构带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构、连体结构、多塔楼结构等。

4、 第四类： 超规范结构。一是超高结构，超过了规范规定的最大高度。二是超限结构，超过了规范规定的其它限值。三是新型结构，特指采用新材料、新工艺、新技术建造的，规范没有涉及的新的结构类型。超规范结构由于其超过规范的限值，或违反规范强制性条文的规定，或没有现成的规范条文作依据，没有成熟的技术可借鉴，不论其平面立面的布置是否规则，都将其定为不规则结构，以便从严设计审查，显然是非常必要的。

二、设计计算

1、 优化设计方案：一是调整结构方案，加强结构抗扭刚度，减小结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心矩。二是对平面凸凹不规则结构，可以设置防震缝或滑动铰支撑，形成多个较规则的抗侧力结构单元。三是对楼板不连续结构，可以设置拉梁或拉板，减少楼板的不连续程度。四是对楼层刚度突变和承载力突变的结构，应改进设计减少结构竖向的不规则程度。

2、选择合理的计算分析方法。一是多遇地震作用和弹性工作状态下的内力和变形分析第一阶段设计可假定结构与构件处于弹性工作状态，内力和变形设计可采用线性静力方法或线性动力方法。常用的结构分析方法有：（1）底部剪力法，适用于：规则的多层结构；规则的高度不超过 40m高层结构。（2）振型分解反应谱法，这是 SATWE 软件主要的计算分析方法，适用于：规则的多高层结构；一般不规则多高层结构；特别不规则的高层结构。（3）弹性时程分析方法，应采用二组实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，即单条波计算的结构总地震剪力不小于按反应谱方法计算的65%，多条波计算的平均值不小于反应谱法的 80%。SATWE 软件包含该分析方法，其适用于：7 度～9 度抗震设防的甲类高层结构，复杂高层结构，特别不规则的高层结构。二是罕遇地震下的弹塑性变形验算。第二阶段设计是对大震下容易倒塌的不规则结构和有特殊要求的结构进行弹塑性分析验算，结构在大震下的薄弱部位，位移限值，塑性铰位置及其发生的时刻，以便有针对性地采取抗震构造措施。主要分析方法有：弹塑性时程分析方法和静力弹塑性（推覆）分析方法。弹塑性变形验算方法适用于：12 层以下纯框架结构（可用简化的弹塑性时程分析验算）；特别不规则的高层结构；严重不规则的高层结构。该类结构除计算分析外，还应按建设部令 111 号规定，在结构初步设计阶段申报抗震设防专项审查。应当指出，对高烈度地区重要的、标志性的不规则建筑物，由于其社会影响和经济利益巨大，必须提高抗震设防标准，由“中震可修”提高到“中震不坏”，因此对这类结构的关键构件和薄弱部位，应采用比规范更严格的抗震要求，如中震不屈服设计、中震弹性设计或大震承载力验算。主要措施是：①根据抗震设防烈度，提高最大地震影响系数，如采用中震或大震的影响系数；②根据扭转变形指标位移比的增大程度，适当从严控制地震作用下层间最大位移角的限值。

3、强化抗震措施。抗震措施是大量震害的教训总结，是众多专家学者设计经验的概括，是抗震计算结果的合理有效补充，尤其是对特别不规则和严重不规则的结构，由于其结构体系过于复杂，很难满足结构计算软件的技术条件和基本假定，精确的解析其实并不精确，计算误差往往很大，不符合工程的实际情况，从这个意义上说，抗震措施比抗震计算更重要！因此在规范中，抗震构造措施大多用强制条文书写，设计人员无论是否完全理解这些条文的含义，都应当坚决遵照执行。

三、电算参数设置

1、扭转耦联。从理论分析和工程实例计算得知，考虑扭转耦联影响的计算适用于任何空间结构，非耦联计算通常用于平面结构。因此，空间分析软件 SATWE 取消了是否选择扭转耦联的选项，在结构计算中总考虑扭转耦联的影响，显然这对扭转不规则结构的计算分析是十分有利的。

2、振型数量。《高规》规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于 15，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的 90%。为了保证抗震计算结果准确，必须选取足够多的振型数量，使有效质量系数大于 0.9。但振型数也不能取的太多，不能超过结构有质量贡献的自由度总数。SATWE 软件计算振型数的缺省值为 15，设计人员可以根据工程实际情况自行修改。对于不规则的建筑结构，特别是具有弹性楼板，楼板开大洞，错层，跃层，多塔等结构，由于有质量贡献的自由节点数大大增加，选择的振型数也必须大大增加，才能确保有效质量系数大于 0.9，使抗震计算结果真实可信。

3、双向地震。《抗震设计规范》强制条文规定，质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。但“明显不对称的结构”如何衡量呢，如果没有明确的标准，强制条文岂不成为可执行可不执行？建议设计人员将本文提出的特别不规则结构作为明显不对称、不均匀结构，考虑双向地震影响。

4、设置弹性楼板。当结构平面凹凸不规则，楼板不连续，楼板开大洞等情况形成狭长板带时，当连体结构采用弱连接楼盖连接两翼主体结构时，当采用框支剪力墙转换结构时，该部位的楼板不应采用刚性楼板假定计算，而应采用弹性楼板模型计算地震作用效应，即在SATWE 软件特殊构件设置中将其设定为弹性板。

四、结语

随着我国经济实力和科学技术水平的大幅提升，人们思想观念的不断更新，严格意义的规则建筑已经很难见到，代之而起的是大批新颖别致，标新立异，张显个性的建筑物，各地大量涌现的现代新型建筑物几乎都是不规则或很不规则的，它们的出现既给城镇建设带来了崭新的面貌，又给工程设计人员提出了严峻的挑战，如何按照规范精神，进行不规则建筑结构的抗震设计与计算分析，成为工程设计中必须解决的重要课题。

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Abstract: the structure design in construction of the processing of irregular site casting integrated undoubtedly a difficulty, how in building structural design of structure design of irregular site casting integrated well is the designer must solve the problem, if the design is bad will influence not only the design quality, the more likely the overall quality of construction projects to influence. In this paper, according to the existing research material detailed discussion on the architectural design in irregular site casting integrated the main species, and in the design how to deal with these irregular site casting integrated, and puts forward the corresponding design proposal, which is expected to provide some experience for building designer and enlightenment.

Keywords: building structural design, irregular site casting integrated; methods

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

对于建筑设计师来说，在建筑设计当中最难设计的莫过于不规则现浇板的结构设计，这是因为不规则现浇板的力的传导和结构的稳定性很难把握，稍有不少慎可能给建筑施工带来不便，甚至会影响到整个建筑工程的质量。这就要求建筑设计师要重视不规则现浇板的结构设计，只有这样才能保证整个设计方案的质量，才能为施工奠定良好的基础。本文主要根据现有的研究资料，以及建筑结构设计的一般要求，对不规则现浇板的结构设计进行探讨，并提出了相应的对策建议。

一、建筑结构设计中不规则现浇板种类

所谓的不规则现浇板实际上并不是当前对现浇板的一种分类，而是对一些相对于一些墙体、楼板等规则的现浇板的一类统称，并没有建筑学上的意义。在建筑结构设计中不规则现浇板的结构设计还是比较多的，常见的有厨房卫生间的现浇板、不规则楼板、外挑阳台的现浇板、外墙转角部位、楼层平面出现大缺口的复杂体型等，这些地方都有不规则现浇板的结构设计。这类地方的结构设计相对其它地方最大的特点就是它不是直线式规则形状的，而是呈现出一些规则的状态，比如说一些地方为了满足厨房的功能性要求，在厨房中设计一些花瓣式的窗户，或者是有不规则的凸凹的地方，这些就属于不规则现浇板。在这些不规划的现浇板的设计上最难的就是对不规则线条的处理，以及在处理过程中满足建筑结构整体稳定性、强度等方面的要求，要想达到这一要求实际上是很难的。这是因为从物理学的角度讲，不规则的现浇板在力的传导等方面也具有不规则的特征，要想使设计满足建筑设计整体稳定性的要求，需要大量的计算才能才能把握不规则现浇板的力的传导规律，稍有不慎就可能改变力的传导方向，从而影响到整个建筑结构设计的质量，更可能对建筑使用安全性造成影响。

二、不规则现浇板的结构设计方法

从不规则现浇板的常见种类来看，主要有厨房卫生间的现浇板、不规则楼板、外挑阳台的现浇板、外墙转角部位、楼层平面出现大缺口的复杂体型等五种，本文也就是从这五个方面来探讨不规则现浇板的结构设计方法。具体内容如下：

1. 厨房卫生间的现浇板设计

厨房卫生间在设计的时候需要注意防水处理，所以一般情况下结构板面要比其他房间低30mm---50mm，在传统的设计当中一般使用的是设置次梁的方法，但是这种设计方法在房屋内会外露梁，给人一种不美观的感觉。但是实际上在使用过程中如果楼板下降300mm—400mm的时候，会形成局部下沉的变标高的折板，这就是设计师常说的次梁。这种设计，导致在楼板地州简支局部下沉地方出现折板的最大的变形，这种变形只有普通混凝土平板的50%到70%左右，此时肋梁部位会出现楼板应力集中的现象。解决这一问题需要在设计的过程中注意肋梁构造设计，在这里笔者建议：建议肋梁宽度取值200mm，当跨度小于2.5m的时候，可以增加上下直径为14mm的构造配筋。下沉区域上下铁可以设计成双向拉通，并在相邻放假按大板支座负筋配置。

2.不规则楼板的设计处理

在居住建筑设计中，为了满足人们多元化的住宅功能需要，在设计上常常遇到不规则楼板的处理问题，传统的设计方法是在缺口的地方设置一道梁，虽然能够解决不规则楼板的承重等问题，但是由于该梁也是在室内，也会影响到室内的美观性。实际上在设计上是完全可以避免这一问题的，具体来看图1.

图1

从图1中可以看出，当11值较小的时候，可以使用b=1的暗梁设计方法，也就是板搭板的设计方法，当l1值较大时板宽取l+c/2计外板内力并配筋，为了保证暗梁的强度，需要在11的范围内适当的增加下部配筋，这种设计能够解决室内出现的横梁问题，让房间显得简洁和舒适。

3. 外挑阳台的现浇板设计

在现代住宅类的设当中，阳台是不可缺少的一部分，一般来说阳台的身长度为1.5m-2m之间，为了保证阳台楼板在使用过程中有足够的刚度，在设计上该处板厚一般取值为阳台外伸长度的1/12—1/10长，而且相邻房间的板厚一般要小于挑板根部的厚度。在设计的过程中，对于外挑阳台现浇板的设计需要注意的是避免过梁承受过大的扭矩，一般来说将挑板根部厚度与相邻房间的板厚差控制之灾30mm就能解决这一问题，具体的挑板配筋数量需要根据相邻房间的楼板厚度经过科学的设计计算后确定，以保证挑板配筋符合建筑需要。

4.外墙转角部位的设计

外墙转角部位也多事不规则现浇板，对于设计的要求也相对较高，在这一部分的处理中需要注意一下几个方面的问题，具体来看图2。

图2

在图2中剪力墙bw的在底部要适当的加强，其厚度一般来说不能小于层高的1/12，除了bw之外，其它地方的厚度一般要达到层高的1/15以上，所有剪力墙厚度应该在180mm以上，并在墙端安装约束边缘构件，适当的加强暗柱纵向配筋比例，保证转角剪力墙的稳定性。在角窗部位的处理上，要注意把握bc点之间的长度，一般来说如果长度较小情况下，bc点应设跳梁，而在ab点设置次梁，主要b的支撑应该在跳梁上。如果bc与ab点之间的长度差不多，则两者都应设挑梁。如果角部是外挑阳台情况下，一般是沿着ab或者bc方向设计门窗，处理上还需要在角窗部位设置梁。但是如果外挑阳台是房间的一部分，此时在设计上就不能出现结构如同角窗设置梁，而是应该在ab之间设计宽度在1m以上的暗梁，同时将楼板取值稍微的提高一些。

5. 楼层平面出现大缺口的复杂体型设计

在住宅建筑当中为了追求厨房直接对外窗户，一些设计方案上需要在楼层平面上设计一个大缺口的复杂体型，而设计师在处理的过程中应该保证该部分整体的变形协调，要想达到这一目的需要注意以下几点（图3）：

在电梯间、楼梯间连接部位的处理上，设计师应该严格控制好楼板厚度，一般来说楼板在任意方向的宽度都不能小于5m，其中板厚应该在150mm以上，并在配筋上采用双层双向的设计方案，各层的配筋率不能低于0.30%。在外伸部位的处理上应该在端部每两层设置一道连接梁，连接梁直接与墙体连接起来，取值应该与墙体厚度基本一致，连接梁的高度要在500mm以上。在纵向钢筋的配置上要考虑连杆的作用，同时考虑到建筑的抗震需要，但是不应该低于建筑标规定的最低配筋率，箍筋从保证质量的角度可以采取全跨加密的方式。如果建筑各层或者相邻之间的外伸长度不一，或者业主要求不允许使用结构连接梁的时候，可以按照相同距离在外面每两层设置连接板，其厚度应该达到180mm以上，也采用双向双层配筋的方法，以保证外伸结构的强度和稳定性。

总之，在不规则现浇板处理上，应该根据不同不规则现浇板的特点和建筑需要进行处理，以保证结构强度和稳定性。

参考文献：

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Abstract: Along with the performance requirements of the demand of the social development of the building is more and more high, construction continues to expand the scale, structure is more and more complex. The design of a fundamental link is extremely important is building structure. In the construction engineering project, with an excellent and reasonable structure design, it can almost be thought that this project has been successful in half, this shows the importance of building structure design for building engineering. This paper describes the basic principles of building structure design, discusses issues related to the reasonable design of building structure design.

Keywords: building engineering; structural design; basic principle; design

中图分类号:TU3文献标识码：A 文章编号：

前言：

对于建筑质量问题来说，规范结构设计的原则，做好设计方案的选择才是关键，这直接关系着施工的质量和最终的建筑安全。但是在具体的设计中，设计方案的选择受到很多原因的影响，从而最终造成设计方案不能实现，不但造成了各种资源的浪费，也影响了建筑事业的发展，所以可见规范建筑结构设计的原则，选择合适的设计方案是很重要的。建筑结构的设计方案是一项建筑工程施工中的基础和保障，建筑的施工方案，包括建筑材料的选择、施工工艺的应用、施工质量的控制等等，都要根据建筑结构的设计方案来确定。由此可见，建筑结构设计是关系着建筑工程质量的重要因素，而建筑工程的质量又是保证用户人身安全的关键。

一、建筑结构设计的基本原则

通常来讲，在某种有序的活动中，都需要遵循一定的原则才能保证活动的顺利进行，建筑结构设计也不例外。由于建筑结构设计需要将建筑工程中的方方面面都考虑到，是一项庞大复杂而又系统有序的工作，必须遵循一定的基本原则，以保证结构设计方案的合理性。

1、抓大放小原则

抓大放小原则是指在建筑结构的设计中，要分清建筑中不同结构的主次关系，重点确保主要建筑构件的结构设计要合理稳固，但这并不是说要忽视次要建筑构件的设计优良性，而是指当建筑物突然发生某种危险时，要保证主要建筑构件能够发挥职能，即使次要建筑结构被毁坏，也不至于使整座建筑倒塌或使建筑核心受到严重损害。

2、刚柔相济原则

刚柔相济原则是建筑结构设计中的一项重要原则，这是因为建筑物必须同时具有一定的刚性柔性这两大特性才能保证建筑物的安全正常使用。建筑物的刚性是指建筑结构设计要考虑到建筑物本身以及其内部所要承受的各方面力的荷载作用，只有具备一定的刚性才能支撑整个建筑的正常使用。

3、多重设防原则

多重设防原则主要是为了提高建筑物在遭遇危险或灾害时的自身抵抗能力而设定的。近年来，常有建筑物因结构设计不合理，在遭受一些外界灾害时，表现出很弱的稳定性，甚至会导致建筑物坍塌的现象。这就是在对建筑结构进行设计时没能遵循多重设防的原则。

4、打通关节原则

在传统的建筑结构设计中，常常会在一些结构组合部位留下节点，大大降低了建筑的整体性，也使得建筑物的使用寿命因节点的破坏而大打折扣。为此，在建筑结构设计中要采用合理的措施方法，在保证建筑物整体稳定和平衡性的前提下，运用打通关节的原则，将建筑结构中的节点都设法消除掉，以最大程度的降低节点对建筑物整体结构的影响。

5、以人为本原则

建筑设计以及建筑施工的最终目的是为人类服务，为此建筑物必须要能满足人们的各项需求方能实现其最终价值，这就要求在对建筑结构进行设计时，要依照以人为本的原则进行方案设计。

6、绿色环保原则

这项原则是在全球生态环境急剧恶化的情况下成为现代建筑结构设计中需要注重的基本原则。如今我国的城市现代化不断发展，城镇人口日益增加，建筑面积的扩大致使绿化面积逐年减少，生态环境遭到很大破坏，严重威胁着人们的健康。

二、建筑结构的合理设计方案

1、结构计算中的注意事项

(1)在刚度比较均匀的多层结构中，通常采用底部剪力法进行底层框架结构的验算；在具有薄弱层的底层框架混合结构中，要把塑性变形集中的影响考虑到底框与砌体的验算中。

(2)连续板计算时，要采用双向板查表，重视材料泊松比带来的影响，不能简单地使用单向板计算法，否则，由于受跨中弯矩未调整的影响，最终的计算值将偏小。

(3)严禁荷载计算错误。在对建筑物的荷载承受力进行计算时，不能单单只注重建筑物自身的荷载以及预期中建筑内部所承受的荷载，还需要考虑到建筑物的最终用途，建筑物所在环境以及其整体结构形式。

2、构造的注意事项

(1)在抗震设计中，要注意构件的配筋率，必须保证在地震发生时，建筑结构的延性，以及最小配筋率的要求。在进行结构设计时，最好采用纵墙和横墙共同承担压力的结构，建筑结构要尽可能地使用规则结构，设置防震缝，以此来增加建筑物的抗震能力。

(2)钢筋各个部位的锚固、延伸长度和搭接长度都必须符合规范，材料也必须严格按照强度的要求进行选用。

(3)墙体开裂是建筑屋面常见的现象，为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂，建筑结构在设计时就必须采取有效的通风融热措施。

三、建筑结构设计方案的主要方法

1、屋面结构图的设计方法

如果建筑的屋面是坡面式的，可以采用梁板式和折板式两种结构处理方式。其中，梁板式可以用在建筑平面不整齐，板的跨度比较大的建筑结构中。而且，一般屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面也都采用这种结构。而折板式则和梁板式的适用条件则相反。这两种结构处理方式的板都是偏心受拉的构件。在板配筋的时候必须有板负筋拉通，这样可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。以某建筑工程为例，其建筑结构设计中涉及到钢筋混凝土结构与钢结构交接的结构形式，而钢结构的所在部位位于坡屋面的位置，而屋顶檐口的造型又是统一标高的，致使钢结构屋脊和女儿墙交界的地方泛水高度达不到技术规范的要求。为了解决这一问题，技术设计人员采取了一定的处理方法，并通过详细明了的剖面示意图（如图1所示）进行表示，使施工人员对于设计的要求一目了然，很好的达到了工程的预期效果。

2、结构平面图的设计方法

如果建筑地域的防震烈度为六度区的时候，按照我国的防震设计要求，可以不必采用截面抗震验算，但结构的设计也一定要达到抗震的标准。所以对于砌体结构的建筑，软件建模可以省略，在进行设计的时候只要注意受压和局部受压的问题，就可以直接设计。如果条件和时间允许，要做建模也无可厚非，因为它可以利用建模来荷载导算。但是，如果建筑的地域防震烈度为七级时，就必须采用建模来进行计算。

3、大样详图的设计方法

建筑详图如果没有发生错误，在这基础上可以进行绘制大样详图，还可以在曾经做过的详图基础上进行部分的改进。只要让建筑的整体外形不改变，考虑到结构的受力能力和施工起来比较方便即可。但在外形尺度和标高上必须和建筑专业统一协调。

四、结语

建筑结构设计在建筑工程建设中是一项非常重要的工作内容，是关系着建筑施工质量的关键因素，对于建筑物的使用性能和使用寿命的影响都有着不可忽视的重要作用。因此，在对建筑结构进行方案设计时，一定要以结构设计的基本原则为指导，采用科学合理的方法进行设计，在此过程中，要求设计人员一定要具备扎实全面的建筑专业知识，严谨负责的工作态度以及灵活创新的头脑，保证建筑结构的合理性、科学性、可行性与经济性。

参考文献：

[1]魏然.建筑结构设计基本原则及合理设计方案[J].民营科技，2011，(05).

[2]黄增旋. 浅析建筑结构设计中应注意的问题[J]. 黑龙江科技信息，2007，(14).

篇10

Keyword construction; structure design; basic principle; design

中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：

前言：

对于建筑质量问题来说，规范结构设计的原则，做好设计方案的选择才是关键，这直接关系着施工的质量和最终的建筑安全。但是在具体的设计中，设计方案的选择受到很多原因的影响，从而最终造成设计方案不能实现，不但造成了各种资源的浪费，也影响了建筑事业的发展，所以可见规范建筑结构设计的原则，选择合适的设计方案是很重要的。建筑结构的设计方案是一项建筑工程施工中的基础和保障，建筑的施工方案，包括建筑材料的选择、施工工艺的应用、施工质量的控制等等，都要根据建筑结构的设计方案来确定。由此可见，建筑结构设计是关系着建筑工程质量的重要因素，而建筑工程的质量又是保证用户人身安全的关键。

一、建筑结构设计的基本原则

通常来讲，在某种有序的活动中，都需要遵循一定的原则才能保证活动的顺利进行，建筑结构设计也不例外。由于建筑结构设计需要将建筑工程中的方方面面都考虑到，是一项庞大复杂而又系统有序的工作，必须遵循一定的基本原则，以保证结构设计方案的合理性。

1、抓大放小原则

抓大放小原则是指在建筑结构的设计中，要分清建筑中不同结构的主次关系，重点确保主要建筑构件的结构设计要合理稳固，但这并不是说要忽视次要建筑构件的设计优良性，而是指当建筑物突然发生某种危险时，要保证主要建筑构件能够发挥职能，即使次要建筑结构被毁坏，也不至于使整座建筑倒塌或使建筑核心受到严重损害。

2、刚柔相济原则

刚柔相济原则是建筑结构设计中的一项重要原则，这是因为建筑物必须同时具有一定的刚性柔性这两大特性才能保证建筑物的安全正常使用。建筑物的刚性是指建筑结构设计要考虑到建筑物本身以及其内部所要承受的各方面力的荷载作用，只有具备一定的刚性才能支撑整个建筑的正常使用。

3、多重设防原则

多重设防原则主要是为了提高建筑物在遭遇危险或灾害时的自身抵抗能力而设定的。近年来，常有建筑物因结构设计不合理，在遭受一些外界灾害时，表现出很弱的稳定性，甚至会导致建筑物坍塌的现象。这就是在对建筑结构进行设计时没能遵循多重设防的原则。

4、打通关节原则

在传统的建筑结构设计中，常常会在一些结构组合部位留下节点，大大降低了建筑的整体性，也使得建筑物的使用寿命因节点的破坏而大打折扣。为此，在建筑结构设计中要采用合理的措施方法，在保证建筑物整体稳定和平衡性的前提下，运用打通关节的原则，将建筑结构中的节点都设法消除掉，以最大程度的降低节点对建筑物整体结构的影响。

5、以人为本原则

建筑设计以及建筑施工的最终目的是为人类服务，为此建筑物必须要能满足人们的各项需求方能实现其最终价值，这就要求在对建筑结构进行设计时，要依照以人为本的原则进行方案设计。

6、绿色环保原则

这项原则是在全球生态环境急剧恶化的情况下成为现代建筑结构设计中需要注重的基本原则。如今我国的城市现代化不断发展，城镇人口日益增加，建筑面积的扩大致使绿化面积逐年减少，生态环境遭到很大破坏，严重威胁着人们的健康。

二、建筑结构的合理设计方案

1、结构计算中的注意事项

(1)在刚度比较均匀的多层结构中，通常采用底部剪力法进行底层框架结构的验算；在具有薄弱层的底层框架混合结构中，要把塑性变形集中的影响考虑到底框与砌体的验算中。

(2)连续板计算时，要采用双向板查表，重视材料泊松比带来的影响，不能简单地使用单向板计算法，否则，由于受跨中弯矩未调整的影响，最终的计算值将偏小。

(3)严禁荷载计算错误。在对建筑物的荷载承受力进行计算时，不能单单只注重建筑物自身的荷载以及预期中建筑内部所承受的荷载，还需要考虑到建筑物的最终用途，建筑物所在环境以及其整体结构形式。

2、构造的注意事项

(1)在抗震设计中，要注意构件的配筋率，必须保证在地震发生时，建筑结构的延性，以及最小配筋率的要求。在进行结构设计时，最好采用纵墙和横墙共同承担压力的结构，建筑结构要尽可能地使用规则结构，设置防震缝，以此来增加建筑物的抗震能力。

(2)钢筋各个部位的锚固、延伸长度和搭接长度都必须符合规范，材料也必须严格按照强度的要求进行选用。

(3)墙体开裂是建筑屋面常见的现象，为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂，建筑结构在设计时就必须采取有效的通风融热措施。

三、建筑结构设计方案的主要方法

1、屋面结构图的设计方法

如果建筑的屋面是坡面式的，可以采用梁板式和折板式两种结构处理方式。其中，梁板式可以用在建筑平面不整齐，板的跨度比较大的建筑结构中。而且，一般屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面也都采用这种结构。而折板式则和梁板式的适用条件则相反。这两种结构处理方式的板都是偏心受拉的构件。在板配筋的时候必须有板负筋拉通，这样可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。以某建筑工程为例，其建筑结构设计中涉及到钢筋混凝土结构与钢结构交接的结构形式，而钢结构的所在部位位于坡屋面的位置，而屋顶檐口的造型又是统一标高的，致使钢结构屋脊和女儿墙交界的地方泛水高度达不到技术规范的要求。为了解决这一问题，技术设计人员采取了一定的处理方法，并通过详细明了的剖面示意图（如图1所示）进行表示，使施工人员对于设计的要求一目了然，很好的达到了工程的预期效果。

2、结构平面图的设计方法

如果建筑地域的防震烈度为六度区的时候，按照我国的防震设计要求，可以不必采用截面抗震验算，但结构的设计也一定要达到抗震的标准。所以对于砌体结构的建筑，软件建模可以省略，在进行设计的时候只要注意受压和局部受压的问题，就可以直接设计。如果条件和时间允许，要做建模也无可厚非，因为它可以利用建模来荷载导算。但是，如果建筑的地域防震烈度为七级时，就必须采用建模来进行计算。

3、大样详图的设计方法

建筑详图如果没有发生错误，在这基础上可以进行绘制大样详图，还可以在曾经做过的详图基础上进行部分的改进。只要让建筑的整体外形不改变，考虑到结构的受力能力和施工起来比较方便即可。但在外形尺度和标高上必须和建筑专业统一协调。

四、结语

建筑结构设计在建筑工程建设中是一项非常重要的工作内容，是关系着建筑施工质量的关键因素，对于建筑物的使用性能和使用寿命的影响都有着不可忽视的重要作用。因此，在对建筑结构进行方案设计时，一定要以结构设计的基本原则为指导，采用科学合理的方法进行设计，在此过程中，要求设计人员一定要具备扎实全面的建筑专业知识，严谨负责的工作态度以及灵活创新的头脑，保证建筑结构的合理性、科学性、可行性与经济性。

参考文献：

篇11

在对建筑工程设计结构形式的过程中，由于受到各种条件的限制，建筑工程无法真正达到规则与堆成的效果。建筑结构的不规则形一般包括局部楼板不连续、平面出现凹凸现象、刚度分布不均等多个方面。因此在建筑工程建设过程中，建筑结构的设计至关重要，设计者必须要从正义出发，通过分析与判断，了解整个结构的不规则区域，在不影响其他因素的基础上编制合理的布置方案，了解其中存在的薄弱环节，最终保证结构设计的合理性与经济性。一般来说，建筑结构的不规则会导致整个工程产生水平方向的偏心测力，最终使建筑出现变形，在维修的过程中也就增加了其工程造价。因此针对不规则性的建筑物，这记者必须要采取有效的措施，尽量保证其规则性与对称性，提高整个建筑结构的性能。

1.我国当前不规则性建筑结构的发展现状

在现代化社会发展中，经济、技术正以惊人的速度不断发展着，建筑行业也在此基础上不断发展，在市场中占据主导地位。随着城市化进程的加快，人们对于建筑工程的要求也越来越高，不仅要求建筑物具有较高的质量，还要求其造型美观。为了满足这一需求，设计者跳出传统的建筑结构设计，在实践工作中不断创新，从而建设出更多令人叹为观止的高层建筑物，这些建筑物具有新颖别致及象征性的特点，并且大多数都属于不规则的建筑物。随着人们生活水平的提高，城市中出现了更多的不规则性建筑结构，已成为城市发展的必然趋势。但是在对这类建筑工程进行设计的过程是极其复杂的过程，其在无形中加大了设计工作的难度。

2.不规则性高层建筑的结构分类

根据高层建筑工程不规则性结构分类，我们可以将其分为两种类型，第一种是不规则性的平面结构，其主要包括建筑局部楼板的不连续性、平面凹凸不规则性等；第二种是不规则的竖向结构，其主要包括竖向刚度的不规则性、承载分布不均匀性、竖向抗侧力不连续性等。

2.1不规则的平面结构

（1）不规则扭转。一般情况下，设计者会根据建筑结构每层楼两端的弹性水平位移来判断结构的不规则扭转。

（2）不规则凹凸。设计者会根据建筑结构的投影方向以及尺寸中数值来判断不规则凹凸，要求建筑结构平面凹进一侧的面积不得小于30%，避免造成建筑在使用过程中变形。

（3）局部楼板的不连续性。设计者会根据建筑结构的平面刚度变化以及楼板面积出现变化的情况来判断高层建筑结构局部楼板的不连续性。

2.2不规则的竖向结构

（1）不规则倾向刚度。设计者会将周边建筑物的上一楼层作为判断依据对本建筑加以判断，要求本建筑物楼层的倾向刚度值小于70%，或者不得超过本建筑物周边三幢建筑物的平均倾向刚度数值的80%左右。

（2）竖向抗侧力构件的不连续性。在本建筑结构的竖直方向上，要求建筑结构中的抗侧力构件需要从水平转换构件转变为垂直传递构件。

（3）楼层承载力的不均匀分布。设计者需要将本楼层的抗侧力部分的收简历进行比较，要求其收件程度低于80%。

（4）楼层质量的不均匀性。设计者需要将其与下一楼层相对比，要求本楼层在设计过程中的质量高于下一楼层质量的1.5倍。

3.不规则建筑设计的应对策略

由一系列相关技术研究证实：建筑物若存在较大不规则性，过大的质量偏心或太弱的扭转刚度在地质灾难中均属于易出现破坏、坍塌事故的建筑物。在建筑物所受到的外力破坏因素中，扭转效应属于特别严重的一种，因而在工程实践中应采取合理措施有效限制建筑物扭转效应，其常用方法如下：（1）对于建筑结构的布置，应尽量避免其平面呈不规则状，或加以严格限制，使建筑结构在一定程度上免于出现偏心过大现象，建筑物结构在此前提下所产生的扭转效应则会更大。（2）针对建筑扭转刚度，应在合理数值范围内促进其最大化，避免其太过薄弱。第一自振周期Tc以扭转为主，第一自振周期T1则以平动为主，而建筑结构所产生的扭转效应大致可依据Tc与T1两者的比值来判定，当Tc与T1两者数值相对较为接近时，在振动耦连状效应的影响下，建筑物扭转效应会产生较为明显的增幅。以下是若干降低建筑物扭转效应的方法。

3.1采取有效措施减小建筑物相对偏心距

在某种程度上，建筑物相对偏心距与建筑物所产生的扭转效应呈线性关系。若要使扭转效应得到合理改善，对楼层位移比作更进一步的降低，则可利用对建筑物平面布置进行调整，促使建筑物刚心与质心两者更为接近。在工程实践中降低建筑物偏心距的方法为：在对结构平面作初步计算以及分析后方可对其不规则性布置进行调整，并充分利用计算结果精确判断出建筑物的质心以及刚心，同时还应在工程实践经验与相关数据支持的前提下，对建筑物结构整体刚度分布加以精确判断，最终对那些与质心之间具有较大距离的抗侧力构件加以适当增减。

3.2对建筑物抗扭刚度比以及抗侧刚度进行调整

建筑物的结构周期比平方值与其扭转效应大致也呈线性关系。因而在建筑物设计过程中，可考虑对建筑结构周期予以适当减小。在剪力墙施工过程中，应尽量于限定范围内对周边剪力墙行增厚或加长处理，对于与刚心之间有着最远距离的剪力墙尤其应予以重视。

3.3增强抗扭构件自身的抗剪力

要使建筑物在强烈地质灾害下仍然保证安全无虞，则不能仅仅依靠对其结构布置进行调整。当建筑物结构整体处于非弹性时状态时，地震作用力则会对建筑结构施以双向水平受力，建筑结构则会随其形态变化而发生偏心。抗扭效应为构件抗剪力的重要制约因素。若将建筑物抗震性能纳入到考虑范围内，则应对构件抗剪性能加以强化，从而能够在强震影响下保证建筑物结构整体仍能处于弹性状态。

3.4防震缝的设置

具有复杂平面形状的建筑物常在工程实践中出现，而受到多方因素限制无法将其设计为结构规则的平面。在此种情况下可将建筑结构利用一定数量的防震缝将分割为若干相对简单的单元，这是很有必要的。例如当邻近建筑物具有较大的基础沉降量时，则可设置抗震缝，同时还可兼作沉降缝。

4.结束语

在建筑工程建设过程中，建筑结构的设计是一大难点工作，尤其是对当前不规则建筑结构的设计。在对其进行设计的过程中，设计者一旦失误就会导致其模板工程、结构的布置以及薄弱环节造成严重的影响。通过上述，本文对其进行了全面的分析，希望能够给相关设计人员提供参考性依据，在设计中保证建筑结构的造型与质量。 [科]

【参考文献】

篇12

Abstract: In this paper, the structure design of high-rise building application contrast, description of the bearing capacity, stiffness and ductility for the leading goal, design wind and earthquake are ideal for high-rise building is completely possible. Around high-rise structure design engineering rules and multiple protection design this paper describes the structure design of high-rise building’s key concepts and design ideas.

Key words: high-rise building; structure design; engineering rules; multiple protections

中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：

一个建筑工程的结构设计首先要明确抗震设防情况、场地情况等。结构方案是结构设计的关键，只有正确选择结构方案，才能在设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、方便施工，保证质量。应根据材料性能、结构型式、受力特点和建筑使用要求及施工条件等因素合理选择结构方案[1]。作为一个合理的结构方案，其技术经济效果应当是好的或比较好的，因为它是结构方案的综合评价。本文以马那瓜美洲银行大楼实例为据围绕在设计和构造上利用多道设防的思想，如框架结构采用强柱弱梁设计，梁屈服后柱仍能保持稳定；框架—剪力墙结构设计成连梁首先屈服，然后是墙肢，框架作为第三道防线；剪力墙结构能过构造措施保证连梁先屈服，并通过空间整体性形成高次超静定等的工程抗震设计应用。

一、工程规则性与多道设防的实际工程对比应用

马那瓜地处太平洋火山地震带东侧，近100年来已遭受4次强烈地震的袭击。1972年12月22日夜至23日凌晨的一次突发性强烈地震和震后的大火，使城市几乎全部被毁（市区92%的建筑被摧毁），地面下沉12英寸，死伤数万人（5000--10000人死亡），损失达10多亿美元，至今仍然可以看到地震的遗迹。 震级6.2，烈度估计8度，该次地震，地面加速度为0.35g，几乎是设计地震0.06g的6倍。大地震后，高18层，1963年设计的马那瓜美洲银行大楼（当时最高）只是出现了一些裂缝，而同位于市区的15层的马拉瓜中央银行却严重受损（震后拆除），周围建筑物也发生大规模倒塌，5000多人死亡。当时，这个消息几乎传遍了整个尼加拉瓜，相距如此近（培训四P11：毗邻）的建筑，为何有这般差别？人们发现，马那瓜美洲银行大楼之所以轻微受损，是由于它的形状非常规则、对称，且运用了多道设防设计思想。而中央银行平面和竖向上都不规则。

（1）中央银行平面不规则：四个楼梯间，偏置塔楼西侧，再加上西端有填充墙，地震时产生较大的扭转偏心效应。四层以上的楼板仅50mm厚，搁置在14m长的小梁上，小梁的全高仅450mm，这样一个楼面体系是十分柔弱的，抗侧力的刚度很差，在水平地震作用下产生很大的楼板水平变形和竖向变形。

竖向不规则：塔楼的上部（四层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在四楼板水平处的过渡大当人上，大梁又支承在其下面的10根1mx1.55m柱子上（间距9.4m），形成上下两部分严重不均匀、不连续的结构系统。主要破坏：A、第四层与第五层之间，周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈（竖向刚度和承载力突变）。B、横向裂缝贯穿三层以上的所有楼板（有的宽达10mm），直至电梯井的东侧。C、塔楼的西立面、其他立面的窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其他非结构构件均严重破坏或倒塌。美国加州大学伯克莱分校在震后对其计算分析表明：A、结构存在十分严重的扭转效应；B、塔楼三层以上北面和南面的大多数柱子抗剪能力大大不足，率先破坏；C、在水平地震作用下，柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。（2）美洲银行

结构系统平面竖向均匀对称。概念设计思想为多道防线、刚柔结合。先由4个4.6m等边的L形柔性筒（H/b=13.3>>7），通过每层的连梁组成一个11.6mx11.6m的正方形核心筒用为主要抗震结构。在风荷载和抗震设防烈度的地震作用下具有很大的抗弯刚度（H/b≈5），为了预防罕遇强烈地震，有意识地在连梁的中部开了较大的孔洞，一方面可以用来穿越通风管道，减小楼层结构高度；另一方面是有意地形成结构总体系（第一道防线）中的预定薄弱环节，在未来遭遇强烈地震时，通过控制首先在连梁处开裂、屈服、出现塑性铰，从而变成具有延性和耗能能力的结构体系（第二道防线），即各分体系（L形筒）作为独立的抗震单元，则整体结构变柔，周期变长，阻尼增加，地震动力反应将大大地减小，从而可以继续保持结构的稳定性和良好的受力性能。即使在超出弹性极限的情况下，仍具有塑性强度，可以做到较大幅度的摇摆而不倒塌。为确保每一L形柔筒都可以作为有效的独立抗震单元，林在L形筒的每面墙内的配筋几乎都是一样的。

震后调查正如设计所预料那样，核心筒的连梁发生剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏。连梁混凝土保护层剥落、开裂，这较易修复。墙体没有开裂，只是在核心筒的墙面上掉下了几块大理石饰面。这充分说明，虽然主体结构没有开裂，但剪力墙内已具有很高的应力[2]。也就是说在地震的剪力和弯矩作用下，墙仍处于弹性阶段。伯克利大学的教授V．Bertero在震后对该建筑作了动力分析，见下表。

可见，当核心筒连梁破坏后，四个L形角筒独立作用时，结构的自振周期和顶部位移明显加大，而基底剪力和倾覆力矩却明显减小。在正常工状态下，即在风荷载或设防烈度的地震作用下，设计所选择的结构图的自振周期T=1.3s，相当于0.72n，顶部侧移12cm，相当于1/500楼高。美洲银行大楼的抗震实例说明了以承载力、刚度和延性为主导目标，设计抗议风和抗震都比较理想的高层建筑是完全可能的。在风荷载作用下结构的整体刚度大，有较高的自振频率；而在罕遇的强烈地震作用下，可通过发挥延性（其中包括结构延性、构件延性或截面延性）与耗能能力使结构仍具有足够的承载力。二、高层建筑结构设计的应用体会

高层建筑结构至关重要的就是使结构承载力、刚度、能量耗散和延性等多种性能得到最佳组合。选择有利的建筑体型，是减少高层建筑结构风载效应、地震作用效应和侧移的重要手段之一。建筑体型又与建筑平面形状、建筑立面形状和房屋的高度等因素密切相关。与H，H/B，L/B，突出和收进尺寸，细部尺寸等有关。

建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。建筑和结构设计者在高层建筑设计中应特别重视规程中有关结构概念设计的各项规定,设计中不能陷入只凭计算的误区。若结构严重不规则、整体性差，则仅按目前的结构设计计算水平，难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。抗震概念设计时应充分考虑结构简单、规则和均匀性、整体性、钢度和抗震能力等准则。

1．结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱层部位出现都易于把握，对结构抗震性能的估计也比较可靠。

2．结构的规则和均匀性。沿竖向建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度、承载力和传力途径的突变，以限制竖向出现薄弱部位。建筑平面比较规则，平面内结构布置比较均匀，使建筑物分布质量产生的惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量和刚度之间的偏心。

3．结构的刚度和抗震能力。可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构的抗震能力是结构承载力及延性的综合反映。结构刚度选择时注意控制结构变形的增大，过大的变形也会因效应过大而导致结构破坏[3]。结构除需要满足水平方向的刚度和变形能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。4．结构的整体性。高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖体系最重要的作用是提供足够的面内刚度的抗力，并与竖向各子结构有效连接。高层建筑基础的整体性以及基础与上部结构的可靠连接是结构整体性的重要保证。

参考文献：

[1] 吴育武.谈谈高层建筑结构概念设计的若干问题[J].中国科技纵横,2010,(15):143,85.