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關鍵詞：2010上海世博會；俄聯邦國家館；非規則
幾何體建筑；制圖定位
中圖分類號：TU242.5
文獻標識碼：B
文章編號：1008-0422(2010)11-0072-04
1背景簡介
世博會一直是各類新奇建筑的表演舞臺，在其歷史上，一個又一個建筑奇跡不斷涌現。在2010上海世博會上，各國場館建筑方案更是無奇不有。這自然給方案的施工圖設計與施工帶來了極大的難度，特別是眾多非規則幾何體建筑場館，幾乎就無法利用現有的傳統施工圖繪制方式表達。需要各專業設計人員與施工人員不斷創新與實踐新的方法。
2010上海世博會俄聯邦國家館建筑(圖2、3、4、5)分為兩大部分――中心主體建筑與周邊1 2個非規則幾何體塔樓。中心主體建筑為長50m、寬50m、高20m的立方體型，外立面覆以鱗片狀的可動金屬表皮，設計師希望通過這些可動的鱗片狀金屬表皮來體現俄羅斯人民的個性與自由。在中心主體建筑周邊相連著12個非規則幾何體塔樓，塔樓由白、金、紅三種顏色構成，底部為白色塔樓主體，上部的透空紋理、紅色底色形成富有俄羅斯各民族元素的圖案，頂部金色金屬網架體系。整體外形設計類似古代斯拉夫人的小村落，象征著生命之花、太陽以及世界樹(斯拉夫人枝葉繁茂的橡樹)的根。在建筑內部的平面布局設計上，中心立方體為主要展覽空間，共分為二層。十二個塔樓則賦予入口、小展廳、辦公室、休息問、餐廳、禮品店、衛生間、設備間等功能。
本文的思索來源于在2010上海世博會俄聯邦國家館施工圖設計咨詢工作中面臨的非規則幾何體塔樓制圖定位難題。同時，當前非規則幾何體建筑設計已經成為一種時尚潮流，因此對這類問題的探索就有十分重要的現實意義。
2制圖定位軸線的傳統作用及在非規則幾何體建筑中的無奈
多年以來，建筑設計都是以圖紙作為表現形式。制圖，就是基于正投影的方法，在圖紙上以二維的形式來表達三維的建筑特征(圖6)。這些圖紙是施工的依據，同時也形成了約定俗成的多工種配合方式，比如多專業對于定位軸線的依賴等。
定位軸線是確定主要結構或構件的位置及標志尺寸的基線，是定位、放線的重要依據。實際上，在設計單位生產實踐中已經形成的工作模式和流程對于定位軸線的依賴要遠遠大于以上概念中對于定位軸線輕描淡寫的定義(圖7)。在設計圖紙中，平、立、剖面的協調，詳圖的索引，多專業的配合流程都離不開定位軸線(圖8)。此外，在施工過程中，定位軸線也起到重要作用，不管建筑形式多么復雜，都需要在基地中確定其準確位置(圖9)。從基地的勘探、打樁、放線開始，定位軸線就已經起著重要的作用，而在隨后的土建和設備安裝工作中定位軸線更是扮演著不可或缺的角色。從對于建筑的重要性方面來說，定位軸線可以被認為是存在于建筑中的看不到的“筋脈”。
但是，隨著非規則幾何體建筑的出現，建筑師發現定位軸線很難在圖紙繪制中起到其“筋脈”的作用。從以下實例可以看出，定位軸線的使用在非規則幾何體建筑設計中面臨難題，設計中的定位問題需要結合相應的三維方式才能解決。
3俄聯邦國家館塔樓定位
世博會俄聯邦國家館由中心的立方體和周邊的十二個塔樓組成(圖10)。十二個塔樓為非規則幾何體。但是又分為兩種結構類型：一種是護表皮為非規則幾何體，而內部結構中柱子為上下垂直的形式，如：4號塔樓(圖11)。這種形式看似復雜但是可以用傳統的設計制圖方式來解決；另一種類型是由內而外全部是非規則幾何體結構，塔樓內柱子全部是傾斜的，每一層的平面形狀都有變化，每一層的墻和柱都與軸線沒有關系(圖12)。本文討論的主要是后一種類型塔樓的定位問題。
3.1定位軸線斜交與正交的選擇
在平面為非規則幾何形的建筑施工圖繪制中，定位方式常常采用傾斜相交的縱橫軸網，即1軸和A軸不是呈90度相交的形式，在本文中我們稱其為斜交軸網(圖13)。
接到設計任務并初步研究后，首先想到俄聯邦國家館這種非規則幾何體建筑定位可能適合采用斜交軸網的形式定位。在進一步的定位設計中，我們發現用這種方法確定的定位軸線難以起到定位和多工種參照的作用，如：確定0標高墻面為參照來確定斜交軸網，但是標注中會發現只有0標高的墻面與軸線存在關系，其他標高墻面與軸線均無關，這樣確定的軸線明顯失去了軸線的定位意義(圖14)。
因而，軸網在任何其他標高的平面圖中只能用來作為標注關鍵點的相對位置。那么斜交軸網的優勢變得并不明顯了，正交軸網似乎是這種情況下的更好選擇，同時正交軸網還存在著：放線準確，與關鍵點的相對位置容易標定的優點(圖15)。
3.2非規則幾何體建筑表達的幾種嘗試方式
另外，世博會俄聯邦國家館的建筑不僅平面為非規則幾何形式，其立面和空間也是非規則幾何體形式，二維的軸網難以完成空間定位的任務，需要具有一種三維的空間定位網絡，以彌補二維軸網在非規則幾何體定位中的不足。
首先考慮的是由X、Y軸繼續向Z軸方向發展而確立一種三維的軸網。按照我們制圖標準確定的×軸線方向為圓圈中的阿拉伯數字1、2、3……，Y軸方向為圓圈中的英文字母A、B、C……，那么能否采用一種沿Z軸方向的圓圈中的羅馬字符I、II、III……或中文中的甲、乙、丙……來表達空間的位置(圖16)。但是，從理論上可行的設想一旦落實便出現了諸多困難，主要是我們希望引入的三維概念通過二維圖紙難以清晰表達，常用的正等軸測的方式在這里也存在著制圖和識圖的不便，因此僅適合作為示意表達而并不適合作為一種系統的空間制圖表達方式。
在表達三維地形的圖紙繪制中常用等高線的表達方法，這種方法近期也常用于形狀復雜的建筑設計表達(圖17)。但是在本項目中，由于建筑形體較為獨特，不僅有凸出的部分還有凹進的部分，而且有的部分下小上大，使得等高線方式的表達會顯得更加復雜，不適合此項目的設計(圖18)。
經過以上多種方式的嘗試和對比，發現在非規則幾何體建筑的表達上，采用標注關鍵點三維坐標的數字形式是一種可以采用的方式，因為這種方式比任何其他形式更直觀清晰。
3.3定位軸線與關鍵點坐標同時保留
設計中確定了建筑形體用三維坐標來表達，但是定位軸線不可能被完全取代，因為施工圖設計中多工種協作以及施工中的定位均離不開定位軸線的作用，于是設計中同時保留了兩套定位系統：正交軸網系統和三維坐標系統。其中三維坐標的原點設置是以軸網的1軸和A軸
交點在O平面的投影點作為起點o(O，0，0)點。以此確定兩套系統的相對關系(圖19)。
4三維定位表達的特點及啟示
隨著計算機應用越來越廣泛，計算機輔助設計及計算機輔助加工制造的日趨成熟，建筑師有條件進行十分復雜的建筑形體的設計，進而推動具有表現力的異形設計作品成為時尚。然而，這卻給施工及多工種配合方面帶來了新的課題。本文以世博會俄聯邦國家館的工程為案例，從非規則幾何體建筑空間定位的角度，提出諸多對于復雜異形建筑設計方面的思索。
對于方案創作者來說，作為一個成熟的建筑師必須明白：除了模仿前衛的造型及形式之上的哲學理念之外，還必須研究建構的方式與材料的運用。建筑并不完全等同于雕塑，那種把彎折扭曲的建筑形式作為自己的創作個性本無可厚非，但是如果缺乏對于材料、造價、工期及建構方式的考慮，這樣的建筑就是違反建構客觀規律的。
對于設計及施工單位多工種之間的協作工作者來說，以往已經形成的配合模式需要針對復雜的建筑造型而相應改變――這不僅包含設計院內部條件圖的提交和修改等，還包含設計院與施工單位及材料供應單位應建立一種新型的關系。在以往平面為主的協作模式中，軸線的產生是由于以往墻體大多是垂直的。在墻體都不是垂直的情況下，就需要探索更加適合的表達方式。我們認為：三維形體的建筑項目需要有三維的繪制方式，以三維電子模型的方式提交條件圖應該成為一種選擇一在三維中進行多工種的配合可以更加直觀，并能夠避免諸多誤解與矛盾的產生。但是，這個轉換受到軟件開發與推廣、工作配合習慣等多方面的限制，是一項十分復雜的升級工作。
對于建筑規范的制定和編制單位來說，急需要根據當今復雜異形建筑方案的產生來制定相應的可行的制圖規范。在面臨世博會俄聯邦國家館的定位問題時，我們曾經力圖從制圖規范中尋找解決方法，但是現行的建筑制圖規范依然是相對二維平面圖來說的，較少涉及三維的建筑繪畫方式。隨著建筑形體的日益復雜，空間形體的圖紙繪制顛覆了原有的三視圖的表達，需要編制新的規范或對原有標準進行補充。
關鍵詞：建筑結構設計；不規則；研究；應用
在進行建筑的建造過程中往往會由于相關環境以及地質條件的限制而導致建筑體呈現出不規則的形狀，一些不對稱的建筑結構也比較常見。比如說著名的中央電視臺大樓就是一個典型的不規則建造體，盡管如此，但是它卻真實的體現設計者獨具一格的設計理念。同時，不規則建筑在受力上能夠影響建筑設計工作的開展，會造成建筑結構在水平方向上的偏心側力，會產生一定強度的變形力以及扭轉力，造成建筑結構抗側力的降低，增加建筑的建造成本。所以說在進行具體的實踐時還是應該注意盡最大可能的保持建筑結構的對稱，因為這樣是提高建筑抗側力的重要基礎條件，有效的提高建筑物的安全系數和使用壽命[1]。
1不規則建筑的發展現狀
隨著科學技術的進步以及在建筑領域設計理念的更新，近些年來，我國的建筑行業也有了巨大的發展。我國的城市化進程很大程度上促進了建筑行業的快速發展，各種不同的建筑設計新理念也廣泛的應用在城市建筑中。現在城市建筑已經一改往日的單調與規則，開始追求符合新時代審美的建筑設計風格，其中不規則建筑以及非對稱建筑都得到了極大的發展?，F在，許多大城市中的一些建筑因其獨特的建筑風格贏得人們的普遍關注，比如說比較出名的“東方之門”等。當然在這些建筑的背后是建筑師和相關的設計人員們辛勤努力的結果。但是，雖然不規則結構設計能夠很大程度上提高建筑的美感，但是，這也會在很大程度上提高建筑設計的難度，如何設計獨具一格而又能夠保證建筑安全的不規則建筑已經成為了建筑行業未來發展的重要研究課題。
2建筑結構中的不規則類型分類
對于建筑結構來講，一般能夠分為以下的兩類，包括平面不規則結構和豎向不規則結構。平面不規則結構類型主要包括以下的幾類：平面凹凸的不規則性、扭轉的不規則性以及個別樓板的不連續等幾類；豎向的不規則主要包括樓層承載力的突變、側向剛度的不規則性以及豎向抗側力的結構構件不連續等。本文主要是選擇兩種設計工作中比較常用的不規則結構進行分析介紹。
2.1對平面不規則結構類型的判斷
首先，對于扭轉結構來講對其不規則的判斷根據主要是在每一樓層的最大限度彈性水平唯一尺寸必須是超過緊鄰樓層兩個端點之間彈性水平位移的1.2倍，也可以對最大層間位移進行考察，必須保證超過層間平均位移值的1.2倍。其次，對于凹凸結構的不規則形判定指標為凹進去一側的數量是否超過其投影尺寸的總長度的30%。再次是對于樓板局部結構的不連續性的判定標準主要是根據相關樓層平面剛度以及樓板尺寸所發生的急劇變化程度。
2.2對于豎向不規則結構類型的判斷
首先，應該對建筑結構側向剛度的不規則形進行判斷，對于此種類型建筑進行判定的標準為樓層之間的側向剛度低于相鄰上一樓層側向剛度的70%，如果該樓層的剛度值小于以上三個樓層側向剛度平均值的80%也可以做出這種判定。同時，樓層個別區域水平收縮的長度應該超過與之相鄰樓層的25%。其次，對于樓層之間承載力的突變標準為樓層之間的受剪力強度低于與緊鄰上一樓層剪力強度的80%。再次是對于建筑結構豎向抗側力結構不連續的判定指標為在豎直方向上抗側力構件能否通過水平力的轉變而不斷向下部樓層傳遞。最后對于樓層之間質量的突變標準為樓層質量應該超過相鄰下一層質量的1.5倍[2]。
3對于不規則建筑結構設計的主要方法
在實際的建筑結構施工過程中，根據有關人員的研究以及實驗可以發現，那些抗震能力不強的建筑結構主要是一些結構不規則的建筑物，還包括一些建筑物質量與剛度發生偏離的建筑，根據相關的研究還可以看出，對建筑結構產生穩定性最大影響的是扭轉效應以及扭轉結構。所說在具體進行建筑結構的設計與施工工作時應該盡量的對結構的扭轉效應進行限制，建筑工程中最普遍用來限制建筑結構扭轉效應的辦法主要包括以下的幾類：第一，如果建筑結構的某一部分比較弱就很有可能會導致建筑結構之間的錯位，所以說，提高建筑結構的扭轉剛度可以從這一方面入手；第二，要想提高建筑結構的抗扭轉效應應該盡可能的降低建筑結構在平面上的不規則性，這樣進行設計能夠在一定范圍內對可能產生的過大偏心力進行限制，提高建筑物的扭轉效應力度。在進行建筑結構的設計時如果兩種效應扭轉周期逐漸接近，由于震動耦連的作用，建筑物的扭轉效應會在一定程度上增大，所以對于建筑結構而言，降低扭轉效應是保證建筑穩定性的重要方面，主要包括以下幾個方面：對于建筑結構平面不規則性的設計應該是在一定計算分析的基礎上做出，根據相關的計算確定建筑結構的剛心以及質心，并且同時還應該注意根據相關的數據以及相關的工作經驗來對建筑結構的剛度分布進行分析，然后適當的對距離質心比較遠的抗側力構件進行調整。在進行建筑設計時應該注意降低建筑體的偏心距，根據有關的數據可以得知，建筑體結構的扭轉效應與其相對偏心距之間存在一定的關系?？梢酝ㄟ^降低樓層之間的位移比來改變建筑結構的扭轉效應，所以在進行設計時應該對建筑物的平面位置進行適當的調整，這樣能夠有效的減少建筑結構質心與剛心之間的距離，使兩者盡可能的重合。對周邊抗扭構件的抗剪切力進行提高，如果想要保證建筑結構在強烈震動下的安全，如果僅僅對建筑物的結構作出調整還是不夠的。根據有關技術人員的研究可以發現，處于非彈性時期的建筑結構，如果受到雙向水平震動的作用很有可能造成建筑結構的偏心現象[3]。對于建筑結構抗扭剛度比以及抗側剛度進行調整，根據有關的研究成果可以發現，對于建筑結構來講，其扭轉效應與結構周期之間比值的平方是具有線形關系，所以說在進行建筑結構的設計時應該注意合理的降低建筑結構施工周期。比如說在進行剪力墻的施工時，應該在保證建筑工程穩定、安全的前提下適當的增加周邊相關剪力墻的厚度，尤其是對于那些距離剛心最遠的剪力墻。合理的設置防震縫，在進行工程施工時可能會遇到一些平面形狀比較復雜的建筑工程，由于在進行這一類建筑結構的設計時會受到相關地形條件的限制，所設計的平面結構往往是不規則的，通過合理的設置防震縫不僅能夠有效的將相關的建筑結構分割成一些比較簡單的單元，同時還能有效的提高建筑結構的穩定性。
4結語
不規則建筑結構在現代城市建筑中越來越普遍，不規則結構對于建筑工程質量建設也具有越來越重要的地位。但是現階段的不規則建筑結構應用中依然是存在一定的問題。所以，相關的研究人員應該加強對于不規則結構的研究，在滿足現代人多樣化需求的同時盡量的降低不規則結構的負面影響。
作者:陳樹 單位:廣東藝林綠化工程有限公司
參考文獻:
[1]龔俊.建筑結構設計不規則性問題的分析[J].建材與裝飾，2015(45)：123-124.
中圖分類號：TU97文獻標識碼：A文章編號：
1、不規則結構建筑設計的要求
體型復雜、平直面不規則的建筑，應根據不規則程度、地基基礎條件和技術經濟等因素的比較分析，確定是否設置防震縫，并分別符合下列要求：
1.1當不設置防震縫時，應采用符合實際的計算模型，分析判明其應力集中、變形集中或地震扭轉效應等導致的易損部位，采取相應的加強措施。
1.2當在適當部位設置防震縫時，宜形成多個較規則的抗側力結構單元。防震縫應根據抗震設防烈度、結構材料種類、結構類型、結構單元的高度和高差以及可能的地震扭轉效應的情況，留有足夠的寬度，其兩側的上部結構應完全分開。
1.3當設置伸縮縫和沉降縫時，其寬度應符合防震縫的要求。
1.4對建筑結構的扭轉效應需從以下兩個方面加以限制：1.4.1限制建筑結構平面布置的不規則性，避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。1.4.2限制建筑結構的扭轉剛度不能太弱。關鍵是限制扭轉為主的第一自振周期Tc與平動為主的第一自振周期T1之比。當兩者接近時。由于振動耦連的影響，結構的扭轉效應明顯增大。
2、不規則建筑的設計問題
國內、國外歷次大地震震害表明，平面不規則、質量與剛度偏心和抗扭轉剛度太弱的建筑結構，在地震中受到嚴重的破壞。國內一些振動臺模型試驗結果表明，扭轉效應會導致建筑結構的嚴重破壞。
2.1建筑體型設計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型，盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布，避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。
2.2建筑平面布置設計問題
建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協調，使建筑物在地震時產生扭轉地震作用，對抗震很不利。
2.2.1有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分。
2.2.2有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協調，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。
2.2.3有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經常出現內隔墻不對齊或中斷，使剛度發生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結構的局部破壞。
建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大，從概念上要解決的一個核心問題是：建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻，對稱協調，避免突變，防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件，使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體，充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。
2.3建筑豎向布置設計問題
建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。存在的這個主要問題是，由于建筑使用功能的不同要求，如底層或下面幾層是商場、購物中心，建筑上要求是大柱距、大空間；而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓，低層設柱、墻很少，而上面則是以墻為主，柱很少。
有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳，在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大，形成突變。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。
在實際設計中，在建筑使用功能不同的情況下，很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊，柱子不對齊，墻體不連續，不到底；上層墻多，下層墻少；上層有柱，下層無柱等，使地震力的傳遞受阻或不通；抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。
所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個樓層的倒塌。因此，盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產生地震時的鈕轉效應 。
3、建筑結構不規則設計時的抗震作用計算
目前在工程設計中應用的多數計算分析方法和計算方法，都假定樓板在平面內不變形，平面內剛度無限大，這對于大多數工程來說是可以接受的。但是當樓板有大的凹入，大的開洞時，樓板在平面內消弱過大、樓板產生顯著的變形，這時剛性樓板的假定不再適用，要采用考慮樓板變形影響的計算方法和相應的計算程序。考慮樓板的實際剛度可以采用將樓板等效為受彎水平梁的簡化方法，也可以將樓板劃分為單元后采用有限元法進行計算。
平面規則而豎向不規則的建筑，應采用空間結構計算模型，剛度小的樓層的地震剪力應乘以不小于1.15 的增大系數，其薄弱層應按本規范有關規定進行彈塑性變形分析，并應符合下列要求：
3.1豎向抗側力構件不連續時，該構件傳遞給水平轉換構件的地震內力應根據烈度高低和水平轉換構件的類型、受力情況、幾何尺寸等，乘以1.25～2.O 的增大系數；
3.2側向剛度不規則時，相鄰層的側向剛度比應依據其結構類型符合本規范相關章節的規定；
4、結束語
建筑結構不規則性的判斷，在建筑結構設計中占有非常重要的地位。因為對建筑結構不規則性的判斷，能直接影響到結構的建模、結構布置、薄弱樓層的判斷、位移比的控制，以及最后的施工圖設計，從而影響到整個的結構布置是否合理、安全、經濟等。對于現代城市日益涌現的造型新穎別具一格的不規則建筑，結構設計人員應細心分析各種情況，從概念設計入手，找出結構的重點和薄弱點，因勢利導客服不利因素，使整個結構在平面和豎向合理地布置結構剛度，避免和減少結構可能出現的薄弱部位，同時加強薄弱部位的構造措施，是建筑物從一格貌似不規則的建筑調整成一個結構上的規則建筑，只要結構工程師認真分析，抓住重點、強化構造，不規則結構設計中的抗震設計問題是很容易解決的。
參考文獻:
1.建筑抗震設計規范.GB50011-2001.北京：中國建筑工業出版社，2001.
【關鍵詞】：不規則建筑；抗震設計；
【 abstract 】 : now many buildings because building function and elevation effects of need, often form structure by the irregular building standard (plane irregular, vertical irregular or both). * q, is in recent years, the bottom of the high-rise building several layers of large shopping center often used, and structure design of the irregular structure into take chassis form has become a trend. So. With the structure of the high-rise building irregular chassis seismic performance analysis has the very vital significance. Is in engineering design and seismic strengthening must take into account the.
【 key words 】 : irregular building construction; Seismic design;
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
0.引言
在地震地面運動作用下，建筑物的損傷破壞首先會出現在結構側向抗震系統的薄弱部位，薄弱部位的損傷破壞會進一步加劇結構抗震性能的退化，從而導致結構整體的倒塌。建筑物的薄弱部位主要來源于結構配置的缺陷或不規則，如結構或構件不規則的幾何尺寸、軟弱的樓層、質量過分集中以及不連續的側向抗震系統等。建筑結構的平、立面是否規則，對結構抗震性具有最重要的影響，建筑設計應符合抗震概念設計要求，不應采用嚴重不規則的設計方案，應重視其平面、立面和豎向剖面的規則性對抗震性能及經濟合理性的影響，宜擇優選用規則的形體，其抗側力構件的平面布置宜規則對稱、側向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小、避免側向剛度和承載力突變。
1不規則結構定義
1．1平面不規則的類型
1．1．1扭轉不規則
樓層的最大彈性水平位移(或層問位移)大于該樓層兩端彈性水平位移(或層間位移)平均值的1．2倍。
1．1．2凹凸不規則結構平面凹進的一側尺寸。大于相應投影方向總尺寸的30％。
1．1．3 樓板局部不連續
樓板的尺寸和平面剛度急劇變化。例如。有效樓板寬度小于該層樓板典裂寬度的50％，或開洞面積大于該層樓面面積的30％，或較大的樓層錯層。
1．2豎向不規則
1．2．1側向剛度不規則
該層的側向剛度小于相鄰上一層的70％，或小于其上相鄰三個樓層側向剮度平均值的80％；除頂層外。局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25％。
1．2．2豎向抗側力構件不連續
豎向抗側力構件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內力由水平轉換構件(粱、析架等)向下傳遞。
1．2．3樓層承載力突變
抗側力結構的屢間受剪小于上一層的80％。
2.結構抗震性能目標
1) 在小震作用下，要求全部構件的抗震承載力滿足彈性設計要求。結構層間位移角小于1 /800，全部構件承載力及結構抗震承載力滿足規范要求。
( 2) 在中震作用下采用彈性反應譜法進行屈服承載力設計。計算結果要求所有豎向構件滿足中震不屈服要求，所有構件受剪截面滿足VGE + VEK≤0． 15Fck bh0要求，最大彈性層間位移角不超過1 /400。
( 3) 在大震作用下采用彈性反應譜法進行屈服承載力設計。計算結果要求塔樓凸出端角柱滿足大震不屈服要求，所有構件受剪截面應滿足VGE + VEK≤0． 15Fck bh0要求，最大彈性層間位移角約為1 /200。
( 4) 另需采用靜力彈塑性法進行大震驗算，要求彈塑性層間位移角小于1 /100，構件屈服順序需滿足先耗能構件后豎向構件的要求，同一樓層不得大部分豎向構件出現塑性鉸。
3.不規則結構建筑設計的要求
體型復雜、平直面不規則的建筑，應根據不規則程度、地基基礎條件和技術經濟等因素的比較分析，確定是否設置防震縫，并分別符合下列要求：
1 當不設置防震縫時，應采用符合實際的計算模型，分析判明其應力集中、變形集中或地震扭轉效應等導致的易損部位，采取相應的加強措施。
2 當在適當部位設置防震縫時，宜形成多個較規則的抗側力結構單元。防震縫應根據抗震設防烈度、結構材料種類、結構類型、結構單元的高度和高差以及可能的地震扭轉效應的情況，留有足夠的寬度，其兩側的上部結構應完全分開。
3 當設置伸縮縫和沉降縫時，其寬度應符合防震縫的要求。
4.針對不規則建筑的設計問題
4.1建筑平面布置設計問題
建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協調，使建筑物在地震時產生扭轉地震作用，對抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分。有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協調，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經常出現內隔墻不對齊或中斷，使剛度發生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大，從概念上要解決的一個核心問題是：建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻，對稱協調，避免突變，防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件，使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體，充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。
4.2建筑體型設計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型，盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布，避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。
5.建筑結構不規則設計時的抗震作用計算
平面規則而豎向不規則的建筑，應采用空間結構計算模型，剛度小的樓層的地震剪力應乘以不小于1.15 的增大系數，其薄弱層應按本規范有關規定進行彈塑性變形分析，并應符合下列要求：
1)豎向抗側力構件不連續時，該構件傳遞給水平轉換構件的地震內力應根據烈度高低和水平轉換構件的類型、受力情況、幾何尺寸等，乘以1.25～2.O 的增大系數；
2)側向剛度不規則時，相鄰層的側向剛度比應依據其結構類型符合本規范相關章節的規定；
5.結語
綜上所述，對于現代城市日益涌現的造型新穎別具一格的不規則建筑，結構設計人員應細心分析各種情況，從概念設計入手，找出結構的重點和薄弱點，因勢利導客服不利因素，使整個結構在平面和豎向合理地布置結構剛度，避免和減少結構可能出現的薄弱部位，同時加強薄弱部位的構造措施，是建筑物從一格貌似不規則的建筑調整成一個結構上的規則建筑，只要結構工程師認真分析，抓住重點、強化構造，不規則結構設計中的抗震設計問題是很容易解決的。
參考文獻
[1]《建筑抗震設計規范》GB 50011 2010 北京中國建筑工業出版社
關鍵詞：平面不規則；高層建筑；結構設計
對于建筑的結構設計，我國有相應的規范要求，要求建筑的平面布置需要具有規則性，相應的的結構之間需要存在一定的對稱關系，建筑的整體結構設計需要協調合理，不應該選用不規則的平面布置方案，這樣對于結構的整體的性能會造成不利的影響。但是新技術、新材料的不斷出現，科學技術的不斷創新，為平面不規則高層建筑的結構設計提供了技術保障，如今傳統的建筑規范要求已經漸漸不適用于當今的建筑需求。品面不規則建筑為城市建設添加了新的風貌。
一、高層建筑平面不規則結構設計問題
高層建筑會因為結構設計的不規則使得建筑結構產生一定的扭轉效應，當然外界不良因素對于建筑的影響也會造成結構發生相應的扭轉效應，外界不良因素的影響指的是例如建筑區域內發生地震，地震會對地面結構造成嚴重的影響，地面某部分結構會發生位移，存在的一定扭轉力就會使建筑結構產生扭轉效應。建筑結構本身也會導致這種不良現象的產生，以往的建筑結構設計時，會把建筑結構設計想象成一種平面的模型，這種設計方法只是適用于原來循規蹈矩的規則結構設計，在不規則結構設計中會存在很大的缺陷，因為不規則結構設計的建筑，建筑的質量中心和剛度中心所在位置很在一定的差距，并沒有相互的重合。在高層建筑品面不規則結構實際時，首先要考慮極限的扭轉效應，從而確定建筑需要控制扭轉力的額度，并且能對扭轉效應的周期指標有一定的了解，要嚴格的保證建筑可以擁有良好的抗扭轉性能，這樣才能更好地對周期進行控制，位移比的控制也應格外的注意，提升性能有效途徑就是提升建筑的質量和整體結構的剛度。
二、工程概述
某工程建筑面積11457.3O，共21層高66.12m，地下室1層～地上3層是商業廣場，層高3.6m，以上樓層為住宅區，層高3m。工程采用框架-剪力墻結構設計，采用平面不規則、扭矩不規則設計，合理的剪力墻能夠提高建筑的穩定性，需要對建筑結構設計中的薄弱部分采取抗震構造設計。工程在建筑中中分是用了電梯等，嵌入剪力墻，滿足下部商場和上部民用建筑的同時，保證構件的連續性。剪力墻在設計中，縱橫面力求平衡，提高抗震性能，為減小扭轉效應需要優化調整周邊潛力強長度以及寬度設計。地下室頂板厚180mm，采用了雙層雙向配置，配筋率0.25%。核心結構外力剪力墻厚度從上往下分別為200、250、300、350mm，相應的剪力墻截面尺寸為500、600、700mm。樓面設暗梁，寬度超過墻寬度至少600mm，按照框架梁計算配筋，剪力墻邊框的暗梁寬度與墻寬相等，高度是墻寬的兩倍。樓板豎向體型突出部位厚度為150mm，上下層樓板厚度為130mm，配筋率超過0.25%.
三、架構整體計算
該建筑工程使用年限為50年，抗震等級為8度、第三組，預計設計地震加速度數值設定為0.2，建筑場地特征周期為0.45s，一般地震影響系數不超過0.16，最大為0.9，屬于一級抗震等級，地面粗糙度為B類設計。樓面設計依照實際情況設定為居民樓2.0kN/O，樓梯間荷載圍為3.5kN/O，衛生間荷載為2.0kN/O，陽臺荷載為2.5kN/O，要求上人屋面荷載達到2.0kN/O。結構整體計算采用SATWE和PMSAP軟件計算，SATWE最大地震效應角度角為45.285度，PMSAP計算結果與之很接近，取15個結構計算振型，X向和Y向的有效質量系數分別設定為98.66%、99.92%，結構第一振型和第二陣型分別為X向平動、Y向平動，第三振型為扭轉。
荷載和地震作用下，滿足高規設定要求。建筑總質量為15104.541t，X向和Y向最小建立系數分別為5.09%、5.26%，大于3.2%，滿足規定要求。在雙向震動作用下，考慮到偶然偏心因素，最大彈性層間位移與樓間平均層間位移比為1.39：1.21，滿足要求。X向與Y向結構各層豎向層與層之間的剛度滿足高俅，結構豎向不存在薄弱層，地下室和一層X向和Y向的剛度比滿足要求。X向和Y向層與層之間抗剪承載力比值范圍分別在0.900～1.340、0.900～1.330，滿足要求。
四、結構不規則設計措施
在此設計中為提高薄弱地區的抗扭性能，豎向體型突變部位厚度設定為1800mm，鋼筋設計采用雙層雙向通長設計，配筋率大于0.30%.工程在4～21層民用建筑的設計中平面凸出長度為11.3m，加強凸出位置的樓板厚度和配筋率。由于此建筑的上下層之間作用不同，因此在4層以上的平面結構部分收近高度11.1m，收進后的平面寬度為12.7m，滿足要求。
結構薄弱層在多遇地震情況下，剪力值設計乘與最大系數，樓層剪力墻的設計采用中震不屈服分析的計算剪力。相鄰兩層之間的框架柱與剪力墻的尺寸面積相等，所采用的混凝土等級相同。為減少結構的扭轉效應，剪力墻的布置要求均勻對稱，并在此基礎上加強周邊剪力墻的抗側剛度，經過計算本工程，X向和Y向的質量中心和剛度中心分距離別為0.01～0.07m、0.05～0.37m，對應的建筑物邊長分別為0.27%、1.50%。在工程設計中采用了轉角窗的設計，削弱了結構的抗扭性能，屬于薄弱環節設計，容易出現結構的局部破壞現象，在設計中，轉角窗的兩側設置剪力墻，加強樓板板筋的配置率，并在洞口邊緣的端柱之間設置暗梁，提高抗扭性能。在中震不屈服的設計中，為了提高建筑結構的塑性耗能能力，地震影響系數取最大值0.45，為了保證結構安全，設計采用彈性力時程分析法補充計算，內置特征周期為0.45s，地震加速度是程曲線最大為70cm/s2，加速度依照最大1：0.85取值。
五、抗震設計
針對工程的實際，綜合分析各方面因素，采取的抗震技術措施主要有：在建筑允許的情況下盡量加長加厚周邊剪力墻，尤其是離剛心最遠處，將剛心和質心偏心率調整到最小，減小扭轉周期，將結構調整成扭轉規則結構。削弱核心筒連梁，采用弱連梁連接，使平動周期增大，增大平扭周期比?？刂茐χS壓比，提高柱的縱筋配筋率和箍筋配筋率（特別是角部），縱筋配筋率均加大一級，柱箍筋全樓加密，角柱加芯柱，來提高結構豎向構件在大震中抵抗的變形能力。在凹角處增設45°斜向鋼筋，抵抗角區應力集中，加強薄弱處的板厚和配筋。
總結：根據以上內容本文首先講述了平面不規則高層建筑結構設計中存在的問題，然后根據相應的工程實例進行分析。我國建筑行業發展的速度很快，平面不規則高層建筑建設的數量越來越多，這是建筑設計者面臨的挑戰也是巨大的機遇，要嚴格的保證建筑的科學性、合理性，保證平面不規則高層建筑的各項性能都能夠滿足人們的使用需求。
參考文獻：
【關鍵詞】建筑工程；結構設計；不規則性；應對措施
引言
判斷建筑結構是否是不規則現象有助于建筑的規模的判斷、各個結構的布置以及劣質樓層的判斷，也能夠判斷出建筑工程整體結構是否經過科學、合理、專業、高品質的方式進行建造的。建筑結構的變化與建筑設計師有著很大的關系，針對不規則結構的頻頻發生，建筑師在設計的同時應該注重建筑中薄弱結構的設計，計量加強薄弱部位的建造。目前，我國在建筑方面出現結構設計不規則現象尤其普遍，有待于改進處理。但是目前，隨著各項事業的進步，經濟的發展，使計算機行業與信息化不斷增強，也使結構設計不規則現象得到改善?？梢酝ㄟ^就算幾構件結構模型進行分析，從而減少與實際結構的差距，減少建筑結構設計的不規則現象。
一、不規則結構的基本類別
對于不規則結構的類型進行具體的分類，大致可以分為兩種：第一種結構類別，是平面不規則，其主要包括的有凸凹不規則、樓板的部分不連續以及扭轉不規則等。第二種結構類別，是豎向不規則，其主要包括的有豎向抗側力的結構不連續、側向剛度不規則、樓層之間的質量劇變及樓層載荷力的突變等。以下是對兩種不規則類型進行判定的基礎標準。
1、平面不規則結構類型
其一，是扭轉不規則。其判定的標準是樓內每層自身最大的彈性水平位移度超過這一樓層兩側彈性水平位移標準參數的1.2倍，或者最大層間位移超出這一樓層兩側層間位移標準參數1.2倍。其二，是凹凸不規則。其判定的標準是樓內結構平面凹進處的尺寸超出其投影方向上整體尺寸的30%。其三，是樓板的部分不連續：其判定的標準是樓板尺寸以及平面剛度產生了急劇的變化。
2、豎向不規則的結構類型
其一，是側向剛度不規則。其判定的標準是某一樓層的側向剛度參數小于其相鄰的上一樓層的70%，或小于這一樓層以上相鄰的三個樓層側向剛度標準值的80%，除去頂層后，樓層局部收進的水平向尺寸超出其相鄰下一樓層的25%。其二，是豎向抗側力的結構不連續。其判定的標準是豎直方向上的抗側力結構的內力借助水平轉換構逐漸向下傳遞。其三是樓層載荷力的突變。其判定的標準是樓層之間的抗側力結構的受剪程度小于其上一樓層的80%。其四是樓層之間質量劇變.其判定的標準是樓層質量超出相鄰下一樓層質量的1.5倍。
二、不規則結構設計需要注意的問題
1、結構偏心距問題
高層建筑結構的扭轉效應和結構的相對偏心距具有著一定的函數線性關系，所以要想減少結構的不規則性為結構帶來的扭轉作用，設計者在結構設計時，就要考慮結構偏心距的問題，從而使高層建筑承受較少的扭轉效應。具體來說，設計者可以通過詳細的計算，來分析結構空間及平面分布，進而將樓層間的位移比例進行一定程度的壓縮。然后，在分析結構重量核心和剛度中心位置數據信息資料的基礎上，設計者就可以規范和調整結構剛度分布，并調整離重量核心較遠的抗側力設施數量，從而降低結構相對偏心距，使結構具有更強的抗扭轉能力。
2、結構抗側剛度和抗扭剛度比問題
相關研究發現，高層建筑結構的扭轉效應與結構周期比的平方有著線性關系。所以，設計者在設計高層建筑結構時，可以通過減小建筑結構的周期來調整結構承受的扭轉效應。具體來說，就是設計者在設計剪力墻時，要在規定的范圍內增加剪力墻的長度和厚度。而想要使結構的抗扭剛度得到一定程度的增加，就需要設計結構邊上的拉梁，縮小結構的抗扭轉周期。另外，設計者也可以通過增加周邊連梁的剛度來增加結構的抗扭剛度。
3、周邊抗扭件抗剪力問題
要想使建筑結構在強烈震動下保持安全，就不能只調整建筑結構布置。因為一旦結構受到較大的外力作用，就會出現不可逆的破壞現象。而相關的研究顯示，高層建筑如果長期都處在非彈性階段，在多重地震作用的影響下，規則的建筑也會出現一定的形變，并產生偏心的問題。所以，要想保持結構的抗震性，就要適當增強結構邊緣構件的抗剪強度。這樣一來，即使結構承受了一定的外力作用，在自身彈性作用的影響下，也將恢復到正常狀態。
三、建筑結構設計不規則性的應對措施
在對地質災害造成的建筑結構損毀的研究中，科研學者們發現了一些規律，地質災害發生時，建筑結構遭到嚴重破壞的地方大都是集中在平面結構不規則的地方，地震發生的時候，地震引發的建筑結構水平、豎直或扭曲等作用會對房屋造成嚴重的損傷。這些現象的發現和總結，給我們的建筑師們明確指出了需要改進和注意的方向，要求設計師們在在建筑結構設施中，需要嚴格的保持建筑內部的對稱性，按照規律進行區域劃分，同時，在既定的范圍內，增強建筑結構的抗震性能，加強建筑結構的安全系數。
1、盡量減少高層建筑結構相對偏心距的大小
高層建筑結構的扭轉效應和相對偏心距在特殊范圍內呈線性的函數關系，即想要降低主體結構扭轉效應帶來的負面影響，更大程度地壓縮樓層之間的位移比例，就應該有效降低相對偏心距的大小。在實際建筑應用中，可以主要采取以下的方法來減少高層主體結構的相對偏心距事先要經過詳細的計算，根究結果來研究分析如何協調主體結構空間以及平面上的分布，并在設計圖上標出整體結構的重量核心與剛度中心的位置，除此之外，要做好相應的數據信息資料分析，規劃高層建筑結構的剛度分布，然后就可以適量調節偏離重量核心較遠的抗側力設施的數目。
2、最好改進高層建筑結構抗側剛度與抗扭剛度的大小
根據有關的調查的結果分析，可以得出這樣的一個結論高層主體結構出現的扭轉效應和結構自我震動周期的平方值保持線性函數關系，因此，在設計高層主體結構時，可合理地降低建筑結構自我診斷的周期長短，來削弱高層主體結構的扭轉效應。在有關剪力墻的設計過程中，就應該在有效區域內科學調節墻體的長度或者厚度大小，尤其是那些離高層結構剛度中心較遠的墻體。改善高層主體結構的抗扭剛度在實際應用中通常是采取在結構邊緣裝置柱粱的方式，來降低高層主體結構的自我震動周期，另外提高邊緣連梁的剛度值大小同樣可以達到改善高層主體抗扭剛度的目的。
3、科學建造防震縫
在日常的建筑結構的施工過程中，總會因為建筑內部構造和功能設計的不同等其他因素的影響，導致很難實現各種結構有規則的拼接成一個整體，因此，防震縫的建造就可以很好的實現兩邊不同設施的連接，同時也可以將建筑內部劃分為不同的區域，這樣也可以很好的分攤上層建筑的受力，加強建筑結構的抗震性能，即使發生地震災害也能給與房屋之間留有緩沖的空間。同時，還需要根據建筑的實際情況來確定建造適合建筑結構的防震縫。
結束語
在實際工程中，準確判斷建筑結構的不規則性，能直接影響到結構的建模計算、結構布置、薄弱樓層的判斷、位移比的控制、以及最后的施工圖設計，從而影響到整個建筑結構布置的合理性、安全性和經濟性。結構設計師應在設計中采取有效的措施來避免和解決不規則性給建筑帶來的不利因素，提高高層建筑的抗震性能。
參考文獻
[1]何禮達.論不規則性在高層建筑結構設計中的運用[J].河南科技，2014，14（01）：30.
關鍵詞：高層建筑 結構設計 不規則性 研究分析 應用措施
一般來說，在一項工程之中，因為會涉及到各種不同的環境和出現一些突發的情況，這就會導致建筑物不可能完全的絕對規則和對稱。建筑物的不規則性主要表現在幾個方面：建筑水平面的凹凸不平不規則、局部的連接的樓板不是完全的連續、規則，還有就是建筑本身在他的豎向剛度上會出現不連續、不規則等現象。在實際的施工過程中，必須要十分準確的判斷出來建筑物不規則的位置，只有這樣才能不影響到對建筑物結構的建模、確定建筑物的結構等一系列的布置方案，還有就是要確定建筑物自身的缺點，找出它的薄弱地方，然后在最大程度上提高整體建筑物的合理性、安全性和經濟性。很多情況下，不規則的建筑物結構會引起結構上水平方向上的偏心側力，這樣也會造成進一步的扭轉變形，對于結構的抗側力是十分不利的，它還會導致建筑物在成本上有不必要的浪費。因而設計者在設計的時候一定要盡量的將建筑物設計為對稱、規則的，這樣也方便了提高建筑物本身的一些結構性能。
1 高層建筑中不規則的發展現狀
如今，我國的經濟和科學技術都是處在不斷的發展和提升之中的，我國的建筑行業也沒有落后，也是在不斷的前進中。隨著我國城市的不斷完善擴建，設計者們為了可以更好的迎合城市建設的發展需要，他們已經在漸漸的更新了一些自己以往必須要面對的比如對稱、規則等問題，他們正在努力試著創造一些比較新穎別致、與眾不同、標新立異的建筑，這其中就包括了非對稱、不規則的建筑物結構。如今人們的觀念也在一點點的轉變中，現在很多城市中都出現了很多不同的復雜體型和不規則的結構，這種建筑趨勢就在某個程度上代表了我國以后建筑的發展方向。
2 高層建筑結構對稱、均勻性的主要體現
高層建筑主體抗側力結構沿兩個主軸方向的剛度比較接近、變形特性比較相似。這個主要就是因為高層建筑一般都是三維空間的結構，實際的地震荷載、風荷載等等都均有比較任意的方向性；高層主建筑主體抗側力結構兩個主軸方向的剛度比較的均勻，這樣就能夠具有比較優異的抗震抗風的特性。
高層建筑的主體抗側力結構沿豎向斷面、構成變化比較均勻、不要突變。這個主要說的就是主體結構的剪切剛度不能夠有突變。這種均勻的高層建筑可以很好的避免因為薄弱層的破壞而引起的結構上的整體破壞，尤其是以強震區的高層建筑特別要注意這一點。
高層建筑主體抗側力的平面布置，往往應該注意同一個主體方向各個分片的抗側力結構剛度要盡量的平均，應該盡力避免在主體結構布置中出現某一、兩片的剛度因為各種原因而存在的比較大的差異的結構。
高層建筑主體抗側力的水平布置還要注意中央核心與周圍結構剛度的協調統一，保證主體結構具有良好的抗扭剛度，以便避免高層建筑在地震荷載以及風荷載的扭矩作用下產生過大的扭曲變形而導致他的結構在一定程度上存在著被破壞的危險。
3 高層建筑結構存在的不規則性的種類
高層建筑結構存在的不規則性的種類主要可以分為兩類：第一種，平面不規則結構類型，這其中還包含了扭轉不規則、凹凸面不規則、樓板局部不連續等等。第二種，豎向不規則結構類型，這其中又包括側向剛度不規則、豎向抗側力結構不連續、樓層承載力突變、樓層間質量突變等等。下面，就介紹一些比較常見的可以判斷兩種不規則類型標準的具體辦法。
3.1 豎向不規則的類型
一般來說，豎向不規則的類型，首先是指側向剛度的不規則，檢測的辦法一般就是此樓層的側向剛度值不能超過臨近上層的十分之七；其次是在豎直方向上，它的結構抗側力分布不連續，檢測的方法一般是結構受力，他主要是依托水平設施來傳導的；再次就是樓層的承載力出現了比較大的波動，它的測量方法就是層間抗側力結構承載程度能高于它上一層的五分之四；最后就是樓層之間出現的重力大幅度存在變化，它的測量方法就是某一樓層的重量高出下層重量的百分之一百五。
3.2 平面不規則的類型
平面不規則的類型一般分為三種：一是扭轉程度的不規則，它的測量方法就是每層樓之中最大的層間位移值要高出平均位移值的百分之一百二十；二是平面凹凸的不規則，測量辦法就是整體結構凹陷一側的長度與總長度的比例不能超過零點三；三是樓板局部的不連續，他的測量方法就是樓板的長度和平面剛度不能出現較大幅度的變化。
4 不規則高層建筑結構設計中應該注意和采取的一些措施
4.1 提高建筑物周邊抗扭能力
如果想要保證一個建筑物在很強烈的震動下依然保存完好，那么僅僅是單靠調整他的結構布置是遠遠不夠的。相關的技術人員通過各種不同的實驗，才得出了以下這些結論，就是說當建筑物處在一個非彈性的時期的時候，對稱的建筑物結構往往會受到雙向水平地震作用的影響，會產生建筑物物體變形。如果提前考慮到建筑物結構的抗震性能，就應該強化那些抗扭效應等等，這樣才能使得建筑物在強震的情況下依然可以保證一個很好的整體彈性狀況。
4.2 較小地震帶來的破壞，可以設置防震縫
在一些實際的工程中時常會遇到一些平面形狀比較復雜的建筑結構，因為一些外在條件的限制會導致不能把平面結構弄成完全規則的設計，這個時候就可以通過設計一些抗震縫將結構分成比較簡單的結構單元。在一項建筑工程之中，設置抗震縫是十分必要的。比如說：需要設置抗震縫兩側的機構體系迥異或者是地震反應效應顯著不同時時，抗震縫的寬度就要考慮不利一側的結構；當相鄰建筑結構的基礎沉降量比較大的時候，可以設置兼做沉降縫的抗震縫。
4.3 調整建筑結構的抗側剛度和抗扭剛度比值
根據一些相關的資料表明，建筑結構的扭轉效應與結構周期比的平方的關系基本上是呈線性的關系，因而在設計建筑物的時候，可以考慮適當的減少一些建筑結構的周期。在做剪力墻的時候，則需要在合理的范圍內盡量的加長或者是增厚周邊的剪力墻，尤其是要重視那些離剛心最遠的一些剪力墻。加大結構抗扭剛度的一般做法就是在建筑結構邊緣上設置拉梁，同時也要縮小建筑結構的扭轉周期，也可以通過增加周邊連梁的剛度來實現。
言而總之，在實際的建筑工程中，建筑結構的不規則性的判斷會在一定程度上直接影響到建筑結構的建模、建筑結構的一些列布置、薄弱樓層等等，從而還能夠間接的影響到建筑結構的布置是不是經濟合理以及安全。結構設計師一般在設計不規則建筑物的時候，必須要盡量減少或者盡最大努力避免建筑結構出現薄弱的部位，如果實在避免不了的話，也要想出對策，對薄弱部位作出強化。直到現在，對于不規則的高層建筑結構的分析和研究還存在很多沒有解決好的問題，但是隨著計算機科學的不斷發展，一定可以發現更多更好的方法來設計出不規則建筑結構的模型來，然后真正實現更加真實的模擬實際情況的工況。
參考文獻：
[1] 趙麗清.淺談高層建筑結構分析與設計[J].山西建筑 ，2013，33（14）.
關鍵詞:建筑結構設計，不規則現澆板；方法
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
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
對于建筑設計師來說，在建筑設計當中最難設計的莫過于不規則現澆板的結構設計，這是因為不規則現澆板的力的傳導和結構的穩定性很難把握，稍有不少慎可能給建筑施工帶來不便，甚至會影響到整個建筑工程的質量。這就要求建筑設計師要重視不規則現澆板的結構設計，只有這樣才能保證整個設計方案的質量，才能為施工奠定良好的基礎。本文主要根據現有的研究資料，以及建筑結構設計的一般要求，對不規則現澆板的結構設計進行探討，并提出了相應的對策建議。
一、建筑結構設計中不規則現澆板種類
所謂的不規則現澆板實際上并不是當前對現澆板的一種分類，而是對一些相對于一些墻體、樓板等規則的現澆板的一類統稱，并沒有建筑學上的意義。在建筑結構設計中不規則現澆板的結構設計還是比較多的，常見的有廚房衛生間的現澆板、不規則樓板、外挑陽臺的現澆板、外墻轉角部位、樓層平面出現大缺口的復雜體型等，這些地方都有不規則現澆板的結構設計。這類地方的結構設計相對其它地方最大的特點就是它不是直線式規則形狀的，而是呈現出一些規則的狀態，比如說一些地方為了滿足廚房的功能性要求，在廚房中設計一些花瓣式的窗戶，或者是有不規則的凸凹的地方，這些就屬于不規則現澆板。在這些不規劃的現澆板的設計上最難的就是對不規則線條的處理，以及在處理過程中滿足建筑結構整體穩定性、強度等方面的要求，要想達到這一要求實際上是很難的。這是因為從物理學的角度講，不規則的現澆板在力的傳導等方面也具有不規則的特征，要想使設計滿足建筑設計整體穩定性的要求，需要大量的計算才能才能把握不規則現澆板的力的傳導規律，稍有不慎就可能改變力的傳導方向，從而影響到整個建筑結構設計的質量，更可能對建筑使用安全性造成影響。
二、不規則現澆板的結構設計方法
從不規則現澆板的常見種類來看，主要有廚房衛生間的現澆板、不規則樓板、外挑陽臺的現澆板、外墻轉角部位、樓層平面出現大缺口的復雜體型等五種，本文也就是從這五個方面來探討不規則現澆板的結構設計方法。具體內容如下：
1. 廚房衛生間的現澆板設計
廚房衛生間在設計的時候需要注意防水處理，所以一般情況下結構板面要比其他房間低30mm---50mm，在傳統的設計當中一般使用的是設置次梁的方法，但是這種設計方法在房屋內會外露梁，給人一種不美觀的感覺。但是實際上在使用過程中如果樓板下降300mm—400mm的時候，會形成局部下沉的變標高的折板，這就是設計師常說的次梁。這種設計，導致在樓板地州簡支局部下沉地方出現折板的最大的變形，這種變形只有普通混凝土平板的50%到70%左右，此時肋梁部位會出現樓板應力集中的現象。解決這一問題需要在設計的過程中注意肋梁構造設計，在這里筆者建議：建議肋梁寬度取值200mm，當跨度小于2.5m的時候，可以增加上下直徑為14mm的構造配筋。下沉區域上下鐵可以設計成雙向拉通，并在相鄰放假按大板支座負筋配置。
2.不規則樓板的設計處理
在居住建筑設計中，為了滿足人們多元化的住宅功能需要，在設計上常常遇到不規則樓板的處理問題，傳統的設計方法是在缺口的地方設置一道梁，雖然能夠解決不規則樓板的承重等問題，但是由于該梁也是在室內，也會影響到室內的美觀性。實際上在設計上是完全可以避免這一問題的，具體來看圖1.
圖1
從圖1中可以看出，當11值較小的時候，可以使用b=1的暗梁設計方法，也就是板搭板的設計方法，當l1值較大時板寬取l+c/2計外板內力并配筋，為了保證暗梁的強度，需要在11的范圍內適當的增加下部配筋，這種設計能夠解決室內出現的橫梁問題，讓房間顯得簡潔和舒適。
3. 外挑陽臺的現澆板設計
在現代住宅類的設當中，陽臺是不可缺少的一部分，一般來說陽臺的身長度為1.5m-2m之間，為了保證陽臺樓板在使用過程中有足夠的剛度，在設計上該處板厚一般取值為陽臺外伸長度的1/12—1/10長，而且相鄰房間的板厚一般要小于挑板根部的厚度。在設計的過程中，對于外挑陽臺現澆板的設計需要注意的是避免過梁承受過大的扭矩，一般來說將挑板根部厚度與相鄰房間的板厚差控制之災30mm就能解決這一問題，具體的挑板配筋數量需要根據相鄰房間的樓板厚度經過科學的設計計算后確定，以保證挑板配筋符合建筑需要。
4.外墻轉角部位的設計
外墻轉角部位也多事不規則現澆板，對于設計的要求也相對較高，在這一部分的處理中需要注意一下幾個方面的問題，具體來看圖2。
圖2
在圖2中剪力墻bw的在底部要適當的加強，其厚度一般來說不能小于層高的1/12，除了bw之外，其它地方的厚度一般要達到層高的1/15以上，所有剪力墻厚度應該在180mm以上，并在墻端安裝約束邊緣構件，適當的加強暗柱縱向配筋比例，保證轉角剪力墻的穩定性。在角窗部位的處理上，要注意把握bc點之間的長度，一般來說如果長度較小情況下，bc點應設跳梁，而在ab點設置次梁，主要b的支撐應該在跳梁上。如果bc與ab點之間的長度差不多，則兩者都應設挑梁。如果角部是外挑陽臺情況下，一般是沿著ab或者bc方向設計門窗，處理上還需要在角窗部位設置梁。但是如果外挑陽臺是房間的一部分，此時在設計上就不能出現結構如同角窗設置梁，而是應該在ab之間設計寬度在1m以上的暗梁，同時將樓板取值稍微的提高一些。
5. 樓層平面出現大缺口的復雜體型設計
在住宅建筑當中為了追求廚房直接對外窗戶，一些設計方案上需要在樓層平面上設計一個大缺口的復雜體型，而設計師在處理的過程中應該保證該部分整體的變形協調，要想達到這一目的需要注意以下幾點（圖3）：
在電梯間、樓梯間連接部位的處理上，設計師應該嚴格控制好樓板厚度，一般來說樓板在任意方向的寬度都不能小于5m，其中板厚應該在150mm以上，并在配筋上采用雙層雙向的設計方案，各層的配筋率不能低于0.30%。在外伸部位的處理上應該在端部每兩層設置一道連接梁，連接梁直接與墻體連接起來，取值應該與墻體厚度基本一致，連接梁的高度要在500mm以上。在縱向鋼筋的配置上要考慮連桿的作用，同時考慮到建筑的抗震需要，但是不應該低于建筑標規定的最低配筋率，箍筋從保證質量的角度可以采取全跨加密的方式。如果建筑各層或者相鄰之間的外伸長度不一，或者業主要求不允許使用結構連接梁的時候，可以按照相同距離在外面每兩層設置連接板，其厚度應該達到180mm以上，也采用雙向雙層配筋的方法，以保證外伸結構的強度和穩定性。
總之，在不規則現澆板處理上，應該根據不同不規則現澆板的特點和建筑需要進行處理，以保證結構強度和穩定性。
參考文獻：
[1]《混凝土結構設計規范GB50010-2002》．北京：中國建筑工業出版社，2002
關鍵詞：高層建筑；結構設計；不規則；設計對策
在社會經濟不斷的發展過程中，人們對建筑結構的要求也逐漸的提高，因此人們在對建筑結構進行設計的時候，不僅要對建筑結構的質量和耐久性進行要求，還要考慮建筑結構的個性化特點，這就加大了高層建筑結構設計的難度。而在建筑工程施工的過程中，由于受到各方面因素的影響，給建筑結構的對稱性帶來了嚴重的影響，因此建筑結構設計工作只能怪，就出現了許多不規則的建筑結構。為此，我們在工程設計的過程中，就要從建筑結構的整體性出發，對不規則的區域進行準確的判斷，采用切實可行施工方法，對建筑結構不規則的區域進行適當的改進，這不僅有效的提高了建筑結構的安全性，還保障了工程施工的經濟效益。下面我們就對高層建筑結構設計不規則性的相關內容和設計對策進行介紹。
一、不規則建筑在國內的發展現狀
自改革開放以來，我國的建筑行業得到了空前的發展，科學技術水平也在不斷的提高，而且伴隨著社會進程的加快，人們對建筑結構的要求也不再只局限于對建筑結構的質量和耐久性的要求，還對建筑結構的外形美感和個性化設計有著一些新的認識。因此設計人員為了滿足人們的要求，就打破了傳統建筑設計理念的束縛，將建筑結構的個性化特點淋漓盡致的表現在人們的社會建筑當中，從而形成了一套新穎別致的建筑設計理念。而且這些新型的建筑結構大多數都沒有按照建筑結構規則性和對稱性的要求，屬于不規則性的高層建筑結構。不過，這些不規則的建筑結構，隨著科學技術的不斷發展，其設計理念也發展了較大的轉變，企業建筑結構形式也越來越多的復雜，這雖然對我國建筑行業的發展方向有著一定的指示作用，但是大幅度的增加了建筑工程的設計的難度。
二、不規則高層建筑的結構分型
目前在就建筑行業發展過程中，出現的不規則建筑結構的形式主要分成兩種，一種是平面結構不規則的建筑，其中主要包括了建筑結構的樓板連續性的缺乏、建筑平面結構的不規則扭轉等方面；另一種則是豎向結構不規則的建筑，它主要有不規則豎向結構的剛度，建筑結構的承載能力發生變化等。下面我們就對著兩種不規則高層建筑結構的相關內容進行介紹。
（一）平面不規則
高層建筑平面結構的不規則性主要表現在平面不規則扭轉、不規則凹凸以及建筑樓板結構的連續性缺乏等方面上。下面我們就對著結構方面進行簡要的介紹：（1）平面不規則扭轉主要是根據每層樓房結構的兩端存在的彈性水平位移量進行判斷，如果樓層結構的水平位移量超過平均值的1.2倍，那么建筑樓層結構就會出現不規則扭轉；（2）不規則的凹凸則是體現利用建筑結構的投影尺寸上，而且其平面結構凹進的面積超過30%。（3）樓板結構連續性的缺乏主要是因為建筑結構的平面和樓板面積發現劇烈的變化而造成的。
（二）豎向不規則
（1）不規則的傾向剛度：其判斷依據為與鄰近上一樓層相比，本樓層側向剛度數值低于其70%；或不高于本樓層上方三個相鄰樓層平均側向剛度數值的80%。在排除頂層尺寸的情況下與相鄰下層水平方向尺寸相比，本樓層收進的局部部分應不低于其25%。（2）豎向抗側力構件缺乏連續性：其判斷依據為在豎直方向上，其抗側力構件所受內力由水平轉換構件加以轉換繼而向下方傳遞。（3）樓層承載力發生突變：其判斷依據是與上一層結構中抗側力部分受剪程度相比，本樓層受剪程度不超過其80%。（4）樓層間發生質量突變：其判斷依據為與下一相鄰樓層相比，本樓層質量不低于其質量的1.5倍。
三、不規則建筑設計的應對策略
由一系列相關技術研究證實：建筑物若存在較大不規則性，過大的質量偏心或太弱的扭轉剛度在地質災難中均屬于易出現破壞、坍塌事故的建筑物。在建筑物所受到的外力破壞因素中，扭轉效應屬于特別嚴重的一種，因而在工程實踐中應采取合理措施有效限制建筑物扭轉效應，其常用方法如下：（1）對于建筑結構的布置，應盡量避免其平面呈不規則狀，或加以嚴格限制，使建筑結構在一定程度上免于出現偏心過大現象，建筑物結構在此前提下所產生的扭轉效應則會更大。（2）針對建筑扭轉剛度，應在合理數值范圍內促進其最大化，避免其太過薄弱。第一自振周期Tc以扭轉為主，第一自振周期T1則以平動為主，而建筑結構所產生的扭轉效應大致可依據Tc與T1兩者的比值來判定，當Tc與T1兩者數值相對較為接近時，在振動耦連狀效應的影響下，建筑物扭轉效應會產生較為明顯的增幅。以下是若干降低建筑物扭轉效應的方法。
（一）采取有效措施減小建筑物相對偏心距
在某種程度上，建筑物相對偏心距與建筑物所產生的扭轉效應呈線性關系。若要使扭轉效應得到合理改善，對樓層位移比作更進一步的降低，則可利用對建筑物平面布置進行調整，促使建筑物剛心與質心兩者更為接近。在工程實踐中降低建筑物偏心距的方法為：在對結構平面作初步計算以及分析后方可對其不規則性布置進行調整，并充分利用計算結果精確判斷出建筑物的質心以及剛心，同時還應在工程實踐經驗與相關數據支持的前提下，對建筑物結構整體剛度分布加以精確判斷，最終對那些與質心之間具有較大距離的抗側力構件加以適當增減。
（二）對建筑物抗扭剛度比以及抗側剛度進行調整
建筑物的結構周期比平方值與其扭轉效應大致也呈線性關系。因而在建筑物設計過程中，可考慮對建筑結構周期予以適當減小。在剪力墻施工過程中，應盡量于限定范圍內對周邊剪力墻行增厚或加長處理，對于與剛心之間有著最遠距離的剪力墻尤其應予以重視。而對結構抗扭剛度的強化通常采用將拉梁設置與建筑物邊上，同時對建筑物整體結構扭轉周期加以縮小，此外還可利用提高周邊連梁剛度。
（三）增強抗扭構件自身的抗剪力
要使建筑物在強烈地質災害下仍然保證安全無虞，則不能僅僅依靠對其結構布置進行調整。當建筑物結構整體處于非彈性時狀態時，地震作用力則會對建筑結構施以雙向水平受力，建筑結構則會隨其形態變化而發生偏心?？古ば獮闃嫾辜袅Φ闹匾萍s因素。若將建筑物抗震性能納入到考慮范圍內，則應對構件抗剪性能加以強化，從而能夠在強震影響下保證建筑物結構整體仍能處于彈性狀態。
四、結語：
總而言之，隨著社會的不斷發展，人們為了體現出高層建筑結構的個性化特點，打破了傳統建筑結構的設計理論，從而使得許多不規則的建筑結構也出現在了人們的生活中，這也加大建筑結構設計的難度。因此為了保障建筑結構的質量，滿足人們的要求，設計人員在對不規則建筑設計的過程中，就要對建筑結構的不規則性進行研究，并且將先進的設計理念融入到其中，從而推動我國建筑行業的發展。
參考文獻：
