建筑结构不规则性设计要点分析

建筑结构不规则性设计要点分析

摘要：建筑工程在建设过程中可能受到地质或区域不同、成本、空间等因素的

影响，导致建筑不规则性。主要体现在平面布局、水平垂直受力、刚度等方面，

特别是当前各种建筑追求建筑风格，这种不规则设计越来越多。本文主要对建筑

结构规则性设计要点进行分析，并以工程案例加以详细探讨。

关键词：高层建筑；结构设计；不规则性

一、建筑结构设计不规则概述

工程选址、地质、大气环境等因素在一定程度上是会影响建筑结构设计的方案选择，以

经济、科学合理的方案为最优选项，提高建筑的稳定性，因此需要根据工程实际情况进行调整。在对高层建筑结构设计形式进行调整过程中，不仅需要对建筑构造设计进行调整，而且

还应该考虑工程施工进度，确保建筑工程投入运行后，各项功能都能够符合要求，需要注意

的是，在对高层建筑结构进行调整过程中，调整这一过程就是不规则性的体现。通过对高层

建筑工程结构进行不规则调整，可以对整个建筑工程的实际受力进行更改，从而获得最理想

的建筑工程结构设计方案。高层建筑结构设计不规则不仅体现在上述调整设计中，而且还体

现在建筑工程外观方面，传统建筑工程设计一般遵循对称设计原则，现如今，人们对于建筑

工程的观赏性要求越来越高，追求新颖的设计形式，通过改变传统的对称设计形式，能够提

高建筑工程的美观度。

二、建筑结构不规则性设计要点

（一）缩短高层建筑相对偏心距

在高层建筑工程结构不规则设计过程中，通过调整偏心距，能够改善结构空间以及平面

整体的分布形式，从而有效提升建筑工程结构的稳定性以及安全性。为了减少偏心距，首先，在建筑工程结构设计过程中，需要对偏心距数据进行准确计算，根据计算值，结合工程建设

实际需要，制定完善的结构调整方案，同时，还需要在工程设计图上明确标注出相对离心距

的位置，对偏心距进行调节。

（二）合理调整扭转刚度和抗侧刚度

在进行高层建筑工程结构设计过程中，结构周期与扭转效应为线性关系，因此，在进行

高层建筑工程结构不规则设计过程中，应该尽量缩短周期。在进行框架剪力墙结构设计过程中，应采用合理的结构布置，保障结构具有良好的抗扭刚度，缩短结构扭转周期。

（三）优化防震缝设计

在进行高层建筑工程结构设计过程中，各个结构的实际受力情况与其内部构造以及功能

设计需求有一定的关联，因此，很难将所有结构体的作用效果形成整体，这样就会影响建筑

工程结构整体的稳定性。比如，在高层建筑工程结构防震缝设计过程中，需要注意通过防震

缝设置，防震缝的作用是将结构划分为相对独立的单元，从而提高建筑工程稳定性，通过这

一设计形式，不仅能够对建筑工程结构的两个不同区域进行划分，同时，还能够分担结构受力。但是，在高层建筑工程防震缝设计过程中，设计人员一般只是依据工程建设所在区域的

地震发生等级设置防震缝，没有综合考虑建筑工程结构受力实际情况，这样就会在一定程度

上影响防震缝功能的实现，在这种情况下，如果发生地震灾害，则建筑工程的抗震性能会受

到一定的影响。由此可见，在高层建筑工程防震缝设计过程中，不仅需要综合考虑区域抗震

要求，而且还应该综合考虑建筑工程结构的实际受力情况，提升防震缝的使用功能。

（四）增加高层建筑主体结构边缘构件抗剪强度

为了有效提升高层建筑工程结构分布效果，不仅需要优化建筑工程主体结构设计形式，

而且还应该注意提升建筑工程边缘的结构强度。在高层建筑工程实际应用中，由于受到外力

因素的影响，其主体结构可能会受到一定的破坏，根据调查研究发现，如果高层建筑工程受

到双向水平地震的影响，就会使建筑工程处于弹性期，在回弹作用下，建筑工程结构形态不

会发生变化，但是，当高层建筑工程处于非弹性状态时，就会产生偏心现象，这就要求建筑

工程具有较高的抗震性能，同时，在建筑结构设计过程中，还应该适当提高建筑工程边缘结

构强度，这样能够保证在强震作用下，高层建筑工程依然能够保持较好的完整性。

三、建筑结构不规则设计实例

（一）工程概况

某高层建筑工程总高度约为66m，共21层，地上楼层为住宅区，地下1～3层为商业广场，建筑总面积约为1.1×104m2，该高层建筑工程结构形式为框架剪力墙结构。建筑工程

1～3层结构平面和4层及以上结构平面如图1所示，由此可见，该高层建筑工程平面和竖向

均具有不规则特征，对此，在建筑工程设计过程中，为了有效提升建筑工程结构稳定性以及

抗扭特性，需要对结构设计薄弱环节加强抗震设计。

（二）合理控制偏心距

在高层建筑工程结构设计过程中，为了尽量避免不规则设计形式对结构整体性以及稳定

性造成不良影响，在具体的设计环节，应该注意以下几点：（1）在进行建筑工程结构设计

过程中，必须综合考虑建筑工程实际情况，对结构不规则特性进行深入研究，对建筑工程结

构的质心、刚心进行准确计算，为结构设计提供依据；（2）根据计算所得结果以及建筑工

程设计经验，判断高层建筑工程结构刚度分布情况；（3）对于质心较远的抗侧力构件，结

合实际情况对其数量进行调节。在该高层建筑工程偏心距设计过程中，X向和Y向的质心、

刚心分别为0.01～0.07m以及0.05～0.37m，因此，对應的建筑物边长分别为0.27%、1.50%。

（三）提高抗震性能

该高层建筑工程地上结构以及地下结构的使用性能有一定的不同，因此，在结构设计过

程中，对于4层以上平面结构收进l1.1m，平面宽度为12.7m。为了提升建筑结构的抗震性能，应该适当增加竖向突出部位的楼板厚度，并采用双层双向配筋；另外，该高层建筑工程4层

以上为民用住宅，在结构设计过程中，应该注意适当增加凸出位置的楼板厚度和配筋率。

（四）抗扭薄弱环节设计

由于该高层建筑工程采用转角窗设计形式，因此会对建筑工程结构的抗扭性能造成一定

的不良影响，这就属于薄弱环节设计。在转角窗设计过程中，可以在两侧位置设置剪力墙，

同时，适当提升钢筋结构的配置率，从而有效提高建筑结构的抗扭性能。需要注意的是，为

了尽量减少建筑工程结构的扭转效应，在剪力墙布置过程中，应该注意均匀对称，同时还应

该适当提升剪力墙抗侧刚度。

（五）抗震的性能化设计

在该高层建筑工程抗震设计中，预估地震影响系数取最大值0.45，通过利用弹性时程分

析法进行计算分析，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。

四、结束语

综上所述，由于受到地质地形、空间剩余以及人们对于建筑美观度的追求，高层建筑工

程结构不规则设计越来越常见，包括平面不规则设计、竖向不规则设计等等。但是，建筑工

程结构不规则设计难度比较大，如果设计不合理，则会对建筑工程结构整体性、稳定性以及

抗震性能产生不良影响。因此，在高层建筑工程结构不规则设计过程中，应该注意短高层建

筑相对偏心距，合理调整扭转刚度和抗侧刚度，优化防震缝设计，同时，增加高层建筑主体

结构边缘构件抗剪强度，通过对建筑工程结构部件进行科学合理的调整，能够有效提升建筑

结构的整体性和施工质量，提高工程建设效益。

参考文献

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