不规则的建筑设计，不规则建筑结构设计的要点

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不规则的建筑设计，不规则建筑结构设计的要点，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。

一、不规则结构存在的问题

1、对于跨度大、扁平型的结构，由于地震传播的任意的方向性，容易产生扭转效应。结构遭受的风荷载和地震荷载更大，并且容易产生鞭鞘效应。所以设计者在设计高层建筑时注意保证建筑主体沿两个主轴方向的刚度比较接近、变形特性比较相似。应保证抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较均匀，这样可以减少层间位移。

2、结构要避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏，故建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀、不要剪切刚度不要突变。特别对于强震区的高层建筑结构。

3、建筑主体抗侧力结构构件应避免出现应力集中的问题。设计时在进行平面布置，应注意同一平面各片抗侧力结构刚度尽量均匀，应避免刚度特别大而延性较差的构件，如长窄的实体剪力墙。此时，即使结构仍满足对称性和刚度的要求，因为出现应力特别集中的构件，当发生地震时，这一构件将首先吸收极大的能量，容易首先招致破坏，从而引起其他构件的破坏，甚至导致整体结构的破坏。所以同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，这样也有利于结构抗震延性的实现。

4、应避免出现扭转效应，出现扭转效应，往往会导致严重的破坏。保证高层建筑中央核心与周边结构的刚度协调，有利于减小扭转效应的出现，因为地震荷载或风荷载的扭矩作用下，水平刚度不协调的高层建筑物容易产生过大的扭转变形导致结构或非结构构件的破坏。

二、不规则建筑结构应采取的设计措施

1、在初步设计阶段，通过初步计算的结果找到建筑结构的质心、刚心，通过相关试验数据以及实践经验较准确的判断建筑结构的刚度分布，并再适当的增减距质心较远的抗侧力构件。

2、减少建筑结构的相对偏心距。高层建筑的质量安全在一定程度上容易受建筑结构相对偏心距的影响，所以在建筑施T中一定要注意尽量减小建筑结构的相对偏心距。相对偏心距与建筑结构的扭转效应一般是呈线性关系的，所以为了使建筑结构的扭转效应得到更好的改善，必须通过有效的措施，减小高层建筑楼层的位移比，而减小位移比的相关工作可以通过调整建筑结构设计的平面布局来达到，通过这些施工的调整，可以有效缩短其质心与刚心之间的距离，从而达到提高建筑质量安全的目的。

3、对于平面不规则的建筑结构设计。①对凸凹不规则结构设计时，对平面尺寸突变位置的楼板厚度和配筋应进行加强。②对楼板局部的不连续结构设计时，为提高楼板削弱区域的抗震性能，竖向体型突变部位的楼板在该区域的厚度取180mm，其他楼层的板厚在该区域分别增加30mm，该薄弱区域楼板钢筋采用双层双向通长设置，配筋率不小于0.30%。楼板边缘设扁梁，扁梁上部纵筋直锚人楼板内，锚固长度按照抗震要求确定。③对扭转不规则结构。设计时，应调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比。限制扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比。当两者接近时，由于振动耦连的影响，结构的扭转效应明显增大。结构扭转效应与结构周期比的平方的关系基本上是线性的关系，可考虑适当的减小建筑结构的周期。加大结构抗扭刚度的一般做法是在建筑结构边上设拉梁，同时缩小建筑结构的扭转周期，还可以通过增加周边连梁的刚度来实现。

三、不规则建筑结构控制参数

1、位移比（层间位移比）

位移比是控制建筑结构破坏的重要参数，它是指计算楼层的最大水平位移（或层间位移）与该楼层两端平均水平位移（或层间位移）的比值。位移比是控制结构平面不规则性的重要指标。设计者可以通过扭转位移比值来判别结构的不规则性，并以此控制结构的不规则性。防止结构不规则性，其中包括控制结构扭转变形，如果结构扭转变形过大，造成局部破坏继而可能引起整体结构倒塌，对结构抗震十分不利。因此，控制扭转位移比值是需要我们高度重视的工作之一。

2、周期比

周期比是指结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比。周期比过大会导致建筑结构在地震作用下结构扭转激励振动效应成为主振动效应，可能会导致结构发生扭转破坏。减少周期比的目的是使结构扭转变形小于结构平动变形，扭转变形小于结构平动变形会减少结构发生扭转的可能，所以说周期比是控制结构扭转效应的重要指标

3、侧向刚度比

侧向刚度比是指相邻楼层间侧向刚度的比值。结构除了顶层楼层外所以楼层的侧向刚度不应小于其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%或相邻上一层的 70%。控制这个数据是为了避免竖向不规则结构出现薄弱层，所以侧向刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。

以上就是不规则的建筑设计，不规则建筑结构设计的要点的全部内容。建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心。在结构设计时，要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式。