高层建筑结构设计不规则性的研究与应用

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　　摘 要 我国近几年来不断与世界接轨，打破了原有的传统的建筑设计理念，打造了一些非常规性建筑，向世界展示了我国的建筑建造水平以及我国开放包容的文化，是我国的建筑结构具备了更多艺术感和美感。但同时不规则建筑给结构设计人员带来了难以想象的挑战，使得建筑结构的稳定性存在很大问题。因此本文探究了不规则结构设计的特点，以及在当前情况下我国不规则结构设计需要做出的改进策略，并重点介绍了加强不规则结构设计稳定性可以采取的几种设计措施。
　　关键词 高层建筑；结构设计；不規则结构
　　引言
　　建筑物的不规则可以给建筑物带来美感，但是结构设计的不规则会给我们带来危机，严重时会影响人们的生命安全，因此在追求建筑美感的同时也要注重促进不规则建筑结构设计的科学性，加强相关的规范并加强监管。
　　1 高层建筑结构不规则设计概述
　　我国人民生活水平的不断提高，建筑风格发生了较大变化，建筑外形趋于多样化，尤其是公共建筑，越来越讲求建筑设计的美感。其中，建筑外形不规则的情况中，除了会增加建筑施工复杂性，更是给建筑结构设计带来了较大困难，因为有着不规则的建筑形状会破坏建筑结构系统的对称性和稳定性，给建筑结构的设计带来较大困难。在这种情况下，结构设计师往往会采取其他设计方式完成建筑物的受力演算，保障建筑物的稳定性和安全性。在高层建筑中不规则的建筑设计主要是竖向不规则的设计问题，结构设计师要根据规范设计标准对每一层建筑结构层进行验算，重点对结构抗侧剪能力以及结构的竖向刚度问题进行严格演算。另外是平面不规则设计，引发平面不规则设计的主要原因有扭转不规则，此外还有楼板不连接引发的不规则设计[1]。
　　2 我国高层建筑结构不规则性的设计现状
　　建筑行业近几年来得到了快速发展，不规则设计的设计经验不断丰富，设计方法也不断创新，得到了初步的成就，并实际运用于工程之中，为我国建设出了一批不规则、造型美观的建筑，成为我国建筑行业发展的重要标志。但是我国很多不规则建筑存在很多问题，虽然能够满足一定的使用要求，但是一些安全指标还不能达到。首先就是抗震问题，由于不规则结构设计的整体性较差，其抗震性能也较差，不符合相关规范标准。除此之外，我国高层建筑结构设计还存在信息化水平较低等缺点。因此，我国要抓住机遇，不断革新结构设计技术，设计出承载能力更好的建筑物[2]。
　　3 不规则建筑结构设计需要解决的主要问题
　　高层建筑具有特殊的性质，在结构构件过高时，构件的稳定性会大大降低，长存在失稳现象，因此一些超高层建筑还存在高层晃动的情况，因此只有重视不规则设计问题，解决不规则设计问题才能使得高层建筑不断发展。首先要解决的是高层结构的失稳问题，如结构偏心问题，由于建筑物较高，构件偏心的概率较大，且会遇到各种偏心问题。因此在进行结构计算时要加强竖向构件的计算，确保其刚度以及稳定性。此外就是抗震问题，一旦结构设计不规则，就会降低结构的整体性，近几年我国不断研究通过施工缝来控制地震波对建筑的破坏作用，而不规则的建筑结构就会给施工缝的划分带来一定困难。
　　4 建筑结构不规则设计的技巧
　　4.1 偏心距
　　不规则建筑物出现结构设计问题的主要原因之一就是建筑物产生了扭转效应，从而给建筑物的受力结构带来巨大危害。其中扭转效应出现的一个重要原因就是偏心距的设计出现问题，因此在结构设计时要注重偏心距的设计。在结构设计时首先要注重建筑物的整体布局把握，找准建筑物的重心，在建筑物主要承重部位加大构件尺寸和构件的稳定性，找准设计关键点。找准建筑物的重心是防止偏心距问题的主要方式，在关键节点要进行重点验算，确保各个部位的偏心距不出现问题，重点加强结构柱的验算，善于运用钢筋以及预应力钢筋缓解偏心距问题。
　　4.2 抗剪力设计
　　建筑构件的抗剪设计是建筑构件设计需要解决的重要问题，从建筑的基础，到建筑物的梁板以及构件柱都会承担较大剪力，一旦结构抗剪性能不足就会引发裂缝，严重时还会破坏建筑整体的结构性能。抗剪构件的设计中，首先要明确建筑构件的抗剪力指标，明确构件的设计荷载大小，并乘安全系数做安全设计，要使得构件的抗剪能力能够保证出现最大荷载时还能产生弹性塑变，在荷载撤离后能恢复其受力形变，不会出现永久形变，给建筑构件造成严重影响。因此在进行设计时首先要运用先进的信息技术做进一步的抗剪检验，其次要懂得运用先进的科学技术进行抗剪设计，尤其是在钢结构建筑中，要运用碗扣式设计增加建筑物设计的结构安全性。此外，为了满足我国建筑结构设计的要求，在进行抗剪设计时还要进行地震荷载检验，使得构件在遭到较小的地震波影响时也能产生一定弹性塑变。
　　4.3 抗侧与抗扭刚度问题
　　近几年来我国高层建筑不断发展，其中剪力墙的受力问题成为一个重要问题，因为建筑层高较高，重力较大，就会使得首层的剪力墙产生较大形变。经过实际数据分析不难发现，为了加强建筑构件的抗侧能力就要对建筑的剪力墙进行强化设计，首先是加大剪力墙的厚度以及长度，从而使得建筑结构整体较为稳定。同时还研究发展，在加长剪力墙的设计尺寸之后，建筑物的抗扭问题也得到了一定的缓解。但是这种设计方法也要酌情应用，否则会使得建筑物面临重心不稳的问题，综合考虑，在加长剪力墙厚度以外，还要运用将梁尽量设计在边缘处的方法加强建筑结构设计稳定性。
　　5 结束语
　　在建筑物外形不断丰富的时代，加强结构设计的科学性成为我国面临的主要难题，为此要加强相关专业的研究，制定出相关规范，加强相关技术人员的培训，使得我国建筑安全发展，健康发展，长久发展。
　　参考文献
　　[1] 史沛元.高层建筑结构设计的不规则性研究与应用[J].建材与装饰，2018，（39）：129-130.
　　[2] 姜海凤.关于高层建筑结构设计不规则性的研究和应用[J].江西建材，2015，（7）：55-55，60.
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