劉正龍

（太原市聚川都市建筑工程設(shè)計有限公司，山西 太原 030024）

近幾年來，隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市的建筑規(guī)模日益擴大，然而，由于對建筑地點、性能和外觀的高要求，高層建筑的結(jié)構(gòu)特征變得越來越復(fù)雜，各種各樣的形狀相繼出現(xiàn)，并且具有特別不規(guī)則形態(tài)的建筑數(shù)量更是逐漸增加。研究表明，平面不規(guī)則建筑在地震等自然災(zāi)害下更容易發(fā)生變形或倒塌事故，比規(guī)則的建筑更容易被自然災(zāi)害破壞。

1 平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

1）水平力是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的最關(guān)鍵影響因素。通常，在設(shè)計三維建筑的結(jié)構(gòu)時，必須要首先考慮到結(jié)構(gòu)的垂直荷載。根據(jù)數(shù)據(jù)研究，在垂直部分中，由結(jié)構(gòu)自重和樓面荷載引起的軸向力與彎矩對建筑物的高度成正比。然而，在建筑物呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)層次中，水平荷載帶來的影響程度依舊是不相同的，它與高層建筑物高度的平方成正比。這意味著，假設(shè)建筑物的高度符合科學(xué)的標準條件，垂直荷載將是一個固定值，水平荷載將根據(jù)結(jié)構(gòu)動力學(xué)逐漸變化。

2）建筑的高度與水平運動密切相關(guān)，高層建筑的水平運動是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵點。另外，隨著建筑物高度的逐漸增加，各種極具創(chuàng)新力的建筑結(jié)構(gòu)體系和形式出現(xiàn)，并且在使用相對較長的時間之后，水平儲存范圍擴大。所以，在參與高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就要考慮到抗推剛度的方面。

3）在實際的建筑施工中，有必要減輕高層建筑本身的重量，建筑的重量和地震產(chǎn)生的效應(yīng)成正比比例關(guān)系。因此，減輕建筑物自身的重量將會大大提高建筑結(jié)構(gòu)的性能，降低了地震剪力產(chǎn)生的抗震能力，并有助于降低地震時的傾覆力。

4）在不規(guī)則的平面上設(shè)計高層建筑時，若設(shè)計方法的應(yīng)用性不夠強，該建筑的實用性就會有所影響。我們就需要保證這座高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計滿足現(xiàn)實需求，依照具體的地點與環(huán)境要求來設(shè)計出一個完整的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造，并選擇合適的材料。在具體的實施過程中，首先要準確確定建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則定位。通過這種方式，可以針對建筑結(jié)構(gòu)制定方案的方式進行合理開發(fā)，從而保證整個建筑的性能。通常平面不規(guī)則建筑能夠產(chǎn)生水平偏心力，導(dǎo)致不同程度的建筑材料的拋擲變形。

2 實際案例以及危害

位于中國首都北京的中央電視臺總部大樓是以不同的方式設(shè)計的。在設(shè)計方面，著重于重力結(jié)構(gòu)和高度的重大挑戰(zhàn)。建筑的空間結(jié)構(gòu)形狀就像兩個“Z”字蜿蜒交叉，是三維的圓形姿態(tài)。中央電視臺總部大樓不可否認是一個典型的不規(guī)則設(shè)計的例子，向人們展示了這類不規(guī)則結(jié)構(gòu)無限的吸引力和中國設(shè)計的高端技術(shù)水平。與傳統(tǒng)建筑相比，總部大樓的成功建造無疑是一個巨大的突破，它對傳統(tǒng)的建筑風(fēng)格有一個重大創(chuàng)新，融入了許多時代元素，具有十分重要的時代意義。

這種建筑充滿了個性和獨特的風(fēng)格，突破了傳統(tǒng)的設(shè)計理念，建筑的裝飾性和功能性也越來越強，越來越容易被人識別。然而，這些建筑大多具有不規(guī)則的平面特征的弱點，如不規(guī)則的平面特性，通常會導(dǎo)致重心和剛度中心之間的偏移，從而在地震的強大作用下產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)。在遇到自然災(zāi)害時，不規(guī)則平面通常會導(dǎo)致嚴重受損的應(yīng)力集中。因此，為了保障建筑系統(tǒng)的安全性和可靠性，就必須重視不規(guī)則高層建筑的設(shè)計工作

即使不規(guī)則的設(shè)計風(fēng)格可以提高建筑的整體美觀性，但不規(guī)則設(shè)計對本身建筑結(jié)構(gòu)的承受力有很大影響，普遍存在為不規(guī)則和不連續(xù)的現(xiàn)狀。如果我們不對此問題進行更加科學(xué)性和合理性的設(shè)計，將會威脅到建筑結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，更會隱藏更多的安全風(fēng)險［1]。

3 提高平面不規(guī)則高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的措施

1）設(shè)計人員要充分認清當(dāng)前形勢發(fā)生的變化，為了提高平面不規(guī)則的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計層次標準，就要在設(shè)計創(chuàng)新的過程中適當(dāng)融入創(chuàng)新的概念，在綜合素質(zhì)都優(yōu)越的設(shè)計師的指導(dǎo)支持下，完成高層建筑的安全合理設(shè)計。另外，根據(jù)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)實的基礎(chǔ)情況，需要選擇可靠的材料來細化不規(guī)則高層建筑物的完整結(jié)構(gòu)內(nèi)容，為結(jié)構(gòu)設(shè)計層次水平的提高打下堅實基礎(chǔ)。

2）增強如今網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的運用，最大限度地提高不規(guī)則高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用效益，利用合法的途徑獲取信息資源，使設(shè)計的質(zhì)量水平更有保證，提高這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)信息化層次，有效解決平面不規(guī)則高層建筑出現(xiàn)的設(shè)計難題，促進整體結(jié)構(gòu)設(shè)計逐步提高水平。

3）通過專業(yè)培訓(xùn)課程的支持，全方位提高平不規(guī)則高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體素質(zhì)，充分發(fā)揮其專業(yè)優(yōu)勢，為提高此類建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計層次提供支持。與此同時，我們需要十分注意抗震減震技術(shù)的適當(dāng)選擇，清晰因環(huán)境因素造成的影響，更加有針對性地進行不規(guī)則高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終達到不斷提高設(shè)計水平層次的目標。

4 結(jié)語

由于諸多原因造成的影響，建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則設(shè)計的現(xiàn)象不可避免。因此，為了保證高層建筑物的質(zhì)量過關(guān)，相關(guān)設(shè)計人員需要詳細分析結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，并以此為基礎(chǔ)討論出更加科學(xué)合理的決策方案，在根源上保證高層建筑物不規(guī)則設(shè)計的合理性。今后，在使用不規(guī)則平面設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時，有必要從結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計上實施更具科學(xué)性的設(shè)計，促進建筑結(jié)構(gòu)進行合理化的設(shè)計。