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第1篇

關(guān)鍵詞：2010上海世博會(huì)；俄聯(lián)邦國家館；非規(guī)則

幾何體建筑；制圖定位

中圖分類號(hào)：TU242.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422(2010)11-0072-04

1背景簡介

世博會(huì)一直是各類新奇建筑的表演舞臺(tái)，在其歷史上，一個(gè)又一個(gè)建筑奇跡不斷涌現(xiàn)。在2010上海世博會(huì)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(shè)計(jì)與施工帶來了極大的難度，特別是眾多非規(guī)則幾何體建筑場館，幾乎就無法利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)施工圖繪制方式表達(dá)。需要各專業(yè)設(shè)計(jì)人員與施工人員不斷創(chuàng)新與實(shí)踐新的方法。

2010上海世博會(huì)俄聯(lián)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(gè)非規(guī)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(dòng)金屬表皮，設(shè)計(jì)師希望通過這些可動(dòng)的鱗片狀金屬表皮來體現(xiàn)俄羅斯人民的個(gè)性與自由。在中心主體建筑周邊相連著12個(gè)非規(guī)則幾何體塔樓，塔樓由白、金、紅三種顏色構(gòu)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(wǎng)架體系。整體外形設(shè)計(jì)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(nèi)部的平面布局設(shè)計(jì)上，中心立方體為主要展覽空間，共分為二層。十二個(gè)塔樓則賦予入口、小展廳、辦公室、休息問、餐廳、禮品店、衛(wèi)生間、設(shè)備間等功能。

本文的思索來源于在2010上海世博會(huì)俄聯(lián)邦國家館施工圖設(shè)計(jì)咨詢工作中面臨的非規(guī)則幾何體塔樓制圖定位難題。同時(shí)，當(dāng)前非規(guī)則幾何體建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種時(shí)尚潮流，因此對(duì)這類問題的探索就有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2制圖定位軸線的傳統(tǒng)作用及在非規(guī)則幾何體建筑中的無奈

多年以來，建筑設(shè)計(jì)都是以圖紙作為表現(xiàn)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(dá)三維的建筑特征(圖6)。這些圖紙是施工的依據(jù)，同時(shí)也形成了約定俗成的多工種配合方式，比如多專業(yè)對(duì)于定位軸線的依賴等。

定位軸線是確定主要結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的位置及標(biāo)志尺寸的基線，是定位、放線的重要依據(jù)。實(shí)際上，在設(shè)計(jì)單位生產(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)形成的工作模式和流程對(duì)于定位軸線的依賴要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以上概念中對(duì)于定位軸線輕描淡寫的定義(圖7)。在設(shè)計(jì)圖紙中，平、立、剖面的協(xié)調(diào)，詳圖的索引，多專業(yè)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(fù)雜，都需要在基地中確定其準(zhǔn)確位置(圖9)。從基地的勘探、打樁、放線開始，定位軸線就已經(jīng)起著重要的作用，而在隨后的土建和設(shè)備安裝工作中定位軸線更是扮演著不可或缺的角色。從對(duì)于建筑的重要性方面來說，定位軸線可以被認(rèn)為是存在于建筑中的看不到的“筋脈”。

但是，隨著非規(guī)則幾何體建筑的出現(xiàn)，建筑師發(fā)現(xiàn)定位軸線很難在圖紙繪制中起到其“筋脈”的作用。從以下實(shí)例可以看出，定位軸線的使用在非規(guī)則幾何體建筑設(shè)計(jì)中面臨難題，設(shè)計(jì)中的定位問題需要結(jié)合相應(yīng)的三維方式才能解決。

3俄聯(lián)邦國家館塔樓定位

世博會(huì)俄聯(lián)邦國家館由中心的立方體和周邊的十二個(gè)塔樓組成(圖10)。十二個(gè)塔樓為非規(guī)則幾何體。但是又分為兩種結(jié)構(gòu)類型：一種是護(hù)表皮為非規(guī)則幾何體，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)中柱子為上下垂直的形式，如：4號(hào)塔樓(圖11)。這種形式看似復(fù)雜但是可以用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制圖方式來解決；另一種類型是由內(nèi)而外全部是非規(guī)則幾何體結(jié)構(gòu)，塔樓內(nèi)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(guān)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(guī)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(wǎng)，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(wǎng)(圖13)。

接到設(shè)計(jì)任務(wù)并初步研究后，首先想到俄聯(lián)邦國家館這種非規(guī)則幾何體建筑定位可能適合采用斜交軸網(wǎng)的形式定位。在進(jìn)一步的定位設(shè)計(jì)中，我們發(fā)現(xiàn)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(biāo)高墻面為參照來確定斜交軸網(wǎng)，但是標(biāo)注中會(huì)發(fā)現(xiàn)只有0標(biāo)高的墻面與軸線存在關(guān)系，其他標(biāo)高墻面與軸線均無關(guān)，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(wǎng)在任何其他標(biāo)高的平面圖中只能用來作為標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)的相對(duì)位置。那么斜交軸網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)變得并不明顯了，正交軸網(wǎng)似乎是這種情況下的更好選擇，同時(shí)正交軸網(wǎng)還存在著：放線準(zhǔn)確，與關(guān)鍵點(diǎn)的相對(duì)位置容易標(biāo)定的優(yōu)點(diǎn)(圖15)。

3.2非規(guī)則幾何體建筑表達(dá)的幾種嘗試方式

另外，世博會(huì)俄聯(lián)邦國家館的建筑不僅平面為非規(guī)則幾何形式，其立面和空間也是非規(guī)則幾何體形式，二維的軸網(wǎng)難以完成空間定位的任務(wù)，需要具有一種三維的空間定位網(wǎng)絡(luò)，以彌補(bǔ)二維軸網(wǎng)在非規(guī)則幾何體定位中的不足。

首先考慮的是由X、Y軸繼續(xù)向Z軸方向發(fā)展而確立一種三維的軸網(wǎng)。按照我們制圖標(biāo)準(zhǔn)確定的×軸線方向?yàn)閳A圈中的阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3……，Y軸方向?yàn)閳A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(dá)空間的位置(圖16)。但是，從理論上可行的設(shè)想一旦落實(shí)便出現(xiàn)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(dá)，常用的正等軸測(cè)的方式在這里也存在著制圖和識(shí)圖的不便，因此僅適合作為示意表達(dá)而并不適合作為一種系統(tǒng)的空間制圖表達(dá)方式。

在表達(dá)三維地形的圖紙繪制中常用等高線的表達(dá)方法，這種方法近期也常用于形狀復(fù)雜的建筑設(shè)計(jì)表達(dá)(圖17)。但是在本項(xiàng)目中，由于建筑形體較為獨(dú)特，不僅有凸出的部分還有凹進(jìn)的部分，而且有的部分下小上大，使得等高線方式的表達(dá)會(huì)顯得更加復(fù)雜，不適合此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)(圖18)。

經(jīng)過以上多種方式的嘗試和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在非規(guī)則幾何體建筑的表達(dá)上，采用標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)三維坐標(biāo)的數(shù)字形式是一種可以采用的方式，因?yàn)檫@種方式比任何其他形式更直觀清晰。

3.3定位軸線與關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)同時(shí)保留

設(shè)計(jì)中確定了建筑形體用三維坐標(biāo)來表達(dá)，但是定位軸線不可能被完全取代，因?yàn)槭┕D設(shè)計(jì)中多工種協(xié)作以及施工中的定位均離不開定位軸線的作用，于是設(shè)計(jì)中同時(shí)保留了兩套定位系統(tǒng)：正交軸網(wǎng)系統(tǒng)和三維坐標(biāo)系統(tǒng)。其中三維坐標(biāo)的原點(diǎn)設(shè)置是以軸網(wǎng)的1軸和A軸

交點(diǎn)在O平面的投影點(diǎn)作為起點(diǎn)o(O，0，0)點(diǎn)。以此確定兩套系統(tǒng)的相對(duì)關(guān)系(圖19)。

4三維定位表達(dá)的特點(diǎn)及啟示

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用越來越廣泛，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助加工制造的日趨成熟，建筑師有條件進(jìn)行十分復(fù)雜的建筑形體的設(shè)計(jì)，進(jìn)而推動(dòng)具有表現(xiàn)力的異形設(shè)計(jì)作品成為時(shí)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(huì)俄聯(lián)邦國家館的工程為案例，從非規(guī)則幾何體建筑空間定位的角度，提出諸多對(duì)于復(fù)雜異形建筑設(shè)計(jì)方面的思索。

對(duì)于方案創(chuàng)作者來說，作為一個(gè)成熟的建筑師必須明白：除了模仿前衛(wèi)的造型及形式之上的哲學(xué)理念之外，還必須研究建構(gòu)的方式與材料的運(yùn)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(chuàng)作個(gè)性本無可厚非，但是如果缺乏對(duì)于材料、造價(jià)、工期及建構(gòu)方式的考慮，這樣的建筑就是違反建構(gòu)客觀規(guī)律的。

對(duì)于設(shè)計(jì)及施工單位多工種之間的協(xié)作工作者來說，以往已經(jīng)形成的配合模式需要針對(duì)復(fù)雜的建筑造型而相應(yīng)改變――這不僅包含設(shè)計(jì)院內(nèi)部條件圖的提交和修改等，還包含設(shè)計(jì)院與施工單位及材料供應(yīng)單位應(yīng)建立一種新型的關(guān)系。在以往平面為主的協(xié)作模式中，軸線的產(chǎn)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(dá)方式。我們認(rèn)為：三維形體的建筑項(xiàng)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(yīng)該成為一種選擇一在三維中進(jìn)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(chǎn)生。但是，這個(gè)轉(zhuǎn)換受到軟件開發(fā)與推廣、工作配合習(xí)慣等多方面的限制，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的升級(jí)工作。

對(duì)于建筑規(guī)范的制定和編制單位來說，急需要根據(jù)當(dāng)今復(fù)雜異形建筑方案的產(chǎn)生來制定相應(yīng)的可行的制圖規(guī)范。在面臨世博會(huì)俄聯(lián)邦國家館的定位問題時(shí)，我們?cè)?jīng)力圖從制圖規(guī)范中尋找解決方法，但是現(xiàn)行的建筑制圖規(guī)范依然是相對(duì)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(fù)雜，空間形體的圖紙繪制顛覆了原有的三視圖的表達(dá)，需要編制新的規(guī)范或?qū)υ袠?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充。

第2篇

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；不規(guī)則設(shè)計(jì)；分析

引言

近些年來，我國建筑領(lǐng)域不規(guī)則建筑發(fā)展十分迅速，相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)建筑來說，不規(guī)則建筑設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，難度也較大，但是在遵循設(shè)計(jì)原則，保障設(shè)計(jì)合理性與科學(xué)性的前提下，其結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性與穩(wěn)定性是可以保障的。

一、不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題概述

1.不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的基本特征

1.1首先是平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)，第一是不規(guī)則：平面狹長、凹進(jìn)太多、凸出太細(xì)，第二就是局部不連續(xù)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是樓板凹進(jìn)后，導(dǎo)致有效樓板的寬度小于本層面樓板的典型寬度的一半。

1.2然后是豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是樓層側(cè)向剛度與其相鄰的上面樓層相比，低于70%，如果是高層結(jié)構(gòu)，那么上部份樓層的收進(jìn)部分延伸到外面地面的高度從水平方面測(cè)量就必須要比相鄰下面一層的高度高于25%。

1.3其次是建筑結(jié)構(gòu)整個(gè)平面作為原始的平面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的時(shí)候只是在原有平面的基礎(chǔ)上進(jìn)行搭建或者拼接的設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)通常來說就是針對(duì)原有的設(shè)計(jì)進(jìn)行一部分的調(diào)整，從而達(dá)到不規(guī)則結(jié)構(gòu)的目的。

1.4最后是與原有建筑結(jié)構(gòu)相比，高于其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，通常業(yè)內(nèi)將這類建筑統(tǒng)稱為超規(guī)范結(jié)構(gòu)，總結(jié)來說這種建筑結(jié)構(gòu)具有高于原有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高度在一定范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)以及技術(shù)難度大，材料相應(yīng)變化；在其他限制數(shù)值方面也超出；結(jié)構(gòu)從新設(shè)計(jì)，采用新型的材料以及技術(shù)等特點(diǎn)。

2.不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

針對(duì)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來說，計(jì)算是非常繁瑣，計(jì)算必須要保障精準(zhǔn)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，在確保外觀的前提下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體來說就要保障結(jié)構(gòu)平面的規(guī)則性，不規(guī)則是相對(duì)而言的，它是可以有多個(gè)規(guī)則平面組合而成的，這樣能夠保障受力的均勻性。其次，是采用合理的計(jì)算方法，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震計(jì)算是一個(gè)重要的部分，那么對(duì)于地震發(fā)生后建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力預(yù)測(cè)和計(jì)算，我國現(xiàn)有的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和公式有很多種，因?yàn)椴灰?guī)則建筑結(jié)構(gòu)抗震能力預(yù)算具有非常突出的不可預(yù)測(cè)性，我國現(xiàn)階段并沒有在一種明確的計(jì)算方式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，比較常見的就是底部剪力法；振型分解反映譜法以及彈性時(shí)程分析法。最后，就是針對(duì)抗震措施的強(qiáng)化方面，地震作為建筑結(jié)構(gòu)所面臨的最大威脅，對(duì)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的建筑來說，這種威脅更加明顯，那么強(qiáng)化抗震措施的設(shè)計(jì)就顯得更加重要，為了能夠確保不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，要針對(duì)各個(gè)區(qū)域的受力值差異進(jìn)行深入研究，不管是檢測(cè)還是計(jì)算難度都很大，雖然現(xiàn)階段我國能夠借助計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行很多計(jì)算，但是也不能確保計(jì)算完全不存在誤差，因此，抗震措施的強(qiáng)化就顯得更加重要，也是不規(guī)則建筑設(shè)計(jì)中一個(gè)重點(diǎn)、難點(diǎn)。

3.不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的電算參數(shù)設(shè)置

3.1扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)。從理論分析和工程實(shí)例計(jì)算得知，非耦聯(lián)計(jì)算通常用于平面結(jié)構(gòu)。因此，空間分析軟件SATWE取消了是否選擇扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的選項(xiàng)，在結(jié)構(gòu)計(jì)算中總考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的影響，顯然這對(duì)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析是十分有利的。

3.2振型數(shù)量。《高規(guī)》規(guī)定，抗震計(jì)算時(shí)，宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于15，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。為了保證抗震計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，必須選取足夠多的振型數(shù)量，使有效質(zhì)量系數(shù)大于0.9。

3.3雙向地震。從我國在建筑物抗震數(shù)值以及設(shè)計(jì)理念方面來看，依據(jù)相關(guān)條文和規(guī)定，如果采用不規(guī)則結(jié)構(gòu)，那么在日后的抗震能力上，必須采用雙向抗震措施，施工中要進(jìn)行全面的監(jiān)督和管理，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)進(jìn)行。

3.4設(shè)置彈性樓板。彈性樓板，簡單的說就是樓板具有一定的彈性，當(dāng)然這個(gè)彈性的數(shù)值具有明確的范圍，彈性數(shù)值過大，則建筑的整體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，彈性數(shù)值過小，則會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，因此，在進(jìn)行施工建設(shè)初期，應(yīng)該對(duì)樓板的質(zhì)量和樓板的各項(xiàng)屬性都進(jìn)行嚴(yán)格的審查，合格后的樓板才能運(yùn)進(jìn)施工現(xiàn)場。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用

1.工程概述

某國際中心辦公樓項(xiàng)目，為一棟地下四層，地上38層以辦公為主的綜合性超高層建筑，建筑物高度為179.5米，大屋面上有約21米高的鋼結(jié)構(gòu)。地上部分主樓和該工程其它樓棟之間由防震縫完全隔開，地下室連為一體，通過設(shè)置施工后澆帶來解決主樓與相鄰地下室荷載差異引起的沉降差。

2.超限類型和程度

高度超限：主樓大樓結(jié)構(gòu)高度179.5米，超過7度設(shè)防框架一核心筒A級(jí)高度限值130米；扭轉(zhuǎn)及平面規(guī)則性：v向18層偏心率0.1879>0.16，扭轉(zhuǎn)位移kt>1.3；豎向規(guī)則性：3O層、36層搭接柱轉(zhuǎn)換。

3.抗震不規(guī)則的結(jié)構(gòu)處理

高度超限：本工程高度較大，采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充汁算。進(jìn)行風(fēng)載、多遇地震下結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗(yàn)算，同時(shí)考察主要墻、柱的拉壓力狀況，控制其破壞程度，并設(shè)置型鋼和加強(qiáng)配筋提高延性；扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：部分樓層扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，但小于1.4。對(duì)此，后續(xù)設(shè)計(jì)盡可能優(yōu)化剛度分布，加強(qiáng)邊框架對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度的貢獻(xiàn)，改善扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；考慮雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。

4.整體結(jié)構(gòu)分析

4.1計(jì)算假定及模型

對(duì)本結(jié)構(gòu)計(jì)算分別采用SATWE和ETABS兩種軟件，均按照建筑實(shí)際尺寸建模至基頂。為驗(yàn)證嵌固層上下側(cè)向剛度，地下室部分取塔樓以外2～3跨并入主體模型進(jìn)行整體分析。計(jì)算樓層位移角及位移比時(shí)按剛性樓板，其它按彈性板。

4.2周期和振型

前3個(gè)振型計(jì)算結(jié)果見表1：本結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)與平動(dòng)周期比滿足規(guī)范≤0.85要求。

4.3地震作用下層剪力及剪重比

見表2：底部3層剪重比略小于規(guī)范要求，但通過評(píng)定結(jié)構(gòu)位移、整體穩(wěn)定等指標(biāo)認(rèn)為整體剛度合理，故僅按照規(guī)范要求調(diào)整地震剪力。

4.4剛度比

高層建筑樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。按照SATWE的“剪切剛度”和“層剪力與位移比”兩種算法的最不利結(jié)果，其層問剛度比均滿足該要求，無薄弱層。

4.5大震下動(dòng)力彈塑性分析

采用EPDA進(jìn)行計(jì)算分析，選擇頻譜特性較為理想的兩條雙向天然波和一條雙向人工波，計(jì)算步長為0.02秒，持時(shí)為5～10倍自振周期，輸人主方向最大加速度為220cm/s，次方向?yàn)?87cm/s，計(jì)算結(jié)果如下表：

第3篇

[關(guān)鍵詞]建筑；結(jié)構(gòu)；不規(guī)則性

中圖分類號(hào)：TU353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）17-0106-01

引言

建筑工程中，由于各種原因的限制，在建造過程中，會(huì)因?yàn)椴煌沫h(huán)境和地質(zhì)條件，而導(dǎo)致建筑體不能完全成為規(guī)則的圖形，不對(duì)稱現(xiàn)象比較常見。以著名的央視大樓為例，它就是一個(gè)典型的不規(guī)則建造體，但卻完美體現(xiàn)了建筑師和設(shè)計(jì)者別具匠心的設(shè)計(jì)理念，堪稱建筑設(shè)計(jì)中的重要代表。建筑工程的中的不規(guī)則性主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：建筑表面的凹凸不平、局部建筑的不連續(xù)性、整體建筑的不規(guī)則性和橫豎向的不連續(xù)。這就要求在具體施工過程中，務(wù)必準(zhǔn)確地把握建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和不規(guī)則位置，充分論證其受力情況，只有這樣才能保證不會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的建模、設(shè)計(jì)方案和建筑物本身的抗震性等多方面造成問題造成影響，從而提高整個(gè)建筑物的承受壓力、安全合理性以及經(jīng)濟(jì)性。

1 建筑結(jié)構(gòu)中不規(guī)則建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國城市化進(jìn)程的不斷提高，建筑設(shè)計(jì)理念也在不斷運(yùn)用到城市建設(shè)中來，越來越多的建筑物一改單調(diào)、規(guī)則、對(duì)稱的建筑風(fēng)格和建筑結(jié)構(gòu)，追求著不斷創(chuàng)新和獨(dú)樹一幟的建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格，而非對(duì)稱性和不規(guī)則結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)前城市建筑物的主流和發(fā)展方向。隨著人們觀念的不斷轉(zhuǎn)變，許多大城市中以其獨(dú)特的建筑風(fēng)格，贏得了人們的普遍關(guān)注。當(dāng)然，在這些光鮮的建筑背后，卻是設(shè)計(jì)者和建造者們良苦用心的結(jié)果，他們經(jīng)歷了非常多的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

2 建筑結(jié)構(gòu)中的不規(guī)則類型

建筑結(jié)構(gòu)類型一般可以分為兩個(gè)大類：豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)和平面不規(guī)則類型。豎向不規(guī)則類型的建筑結(jié)構(gòu)主要包含：側(cè)向剛度不規(guī)則、樓層承載力的突變和豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)性等；平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)類型主要包含：扭轉(zhuǎn)的不規(guī)則、平面凹凸的不規(guī)則和各別樓板不連續(xù)等。下面主要介紹者兩種常見的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的具體介紹。

2.1 豎向不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型判斷

第一，側(cè)向剛度的不規(guī)則。判斷此種類型的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)是確定樓層之間的側(cè)向剛度值小于相鄰上一樓層的側(cè)向剛度值的百分之七十，或者小于該樓層連著向上三個(gè)樓層平均側(cè)向剛度值的百分之百十，當(dāng)然頂層不能按此方法計(jì)算。同時(shí)，樓層個(gè)別地方水平收縮的長度應(yīng)當(dāng)大于與之相鄰的下一層的百分之二十五。第二，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的不連續(xù)情況的判斷標(biāo)準(zhǔn)是考察數(shù)值方向的抗側(cè)力構(gòu)件是否通過水平力的轉(zhuǎn)換而不斷地向下傳遞力；第三，樓層間的承載力突變判斷標(biāo)準(zhǔn)是樓層間的受剪程度小于與之相鄰的上一樓層的百分之八十；第四，樓層間質(zhì)量的突變判斷標(biāo)準(zhǔn)是樓層質(zhì)量要大于與其相鄰的下一層總質(zhì)量的1.5倍。

2.2 平面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)類型判斷

第一，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的不規(guī)則判斷依據(jù)為：每一個(gè)樓層的自身最大限度的彈性水平位移尺寸必須大于緊鄰跟樓層兩個(gè)端點(diǎn)的彈性水平位移值的1.2倍，也或者是考察最大的層間位移值是兩端層間位移平均值的1.2倍；第二，凹凸結(jié)構(gòu)的不規(guī)則判斷方法是判斷該建筑結(jié)構(gòu)的凹進(jìn)去一側(cè)的尺寸是否大于其投影上總尺度的百分之三十；第三，樓板局部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是考察樓板的尺寸和平面剛度發(fā)生急劇變化的程度。

3 不規(guī)則結(jié)構(gòu)的建筑應(yīng)當(dāng)采取的主要措施

在實(shí)際建筑施工過程中，相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和研究，通過這些研究表明：那些不耐抗震的建筑物，其結(jié)構(gòu)往往是那些結(jié)構(gòu)不太規(guī)則的建筑體和那些建筑物質(zhì)量與剛度偏離以及那些抗扭轉(zhuǎn)剛度太弱的結(jié)構(gòu)要素。在進(jìn)一步研究中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)建筑物的破壞是最大的。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工過程中，必須加強(qiáng)對(duì)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的限制，通常的使用方法有以下幾個(gè)方面。首先，要盡可能限制建筑結(jié)構(gòu)的平面上的不規(guī)則設(shè)計(jì)，只有這樣設(shè)計(jì)才能夠在一定范圍內(nèi)限制產(chǎn)生過大的偏心力，從而導(dǎo)致建筑整體產(chǎn)生比較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)及力度；其次，為了提高建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度，可以在一定范圍內(nèi)防止其太弱，造成結(jié)構(gòu)之間的錯(cuò)位。建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)由扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期和平動(dòng)為主的第一自振周期的比值進(jìn)行大致評(píng)估。當(dāng)這兩種效應(yīng)的扭轉(zhuǎn)周期趨于接近時(shí)，鑒于振動(dòng)耦連的作用，建筑體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)相應(yīng)的增大。因此必須注重減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的值，具體采取的措施主要有以下幾個(gè)方面。

（1）盡量減少建筑體的偏心距。有大量的實(shí)踐證明，建筑體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)往往與其相對(duì)偏心距在某種程度上具有一定線性關(guān)系。倘若要進(jìn)一步改變建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，必須縮小樓層之間的位移比，因此可以通過將建筑物的平面位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，便可以使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心更加接近。實(shí)踐過程中，通常可以采用兩種方式減少建筑結(jié)構(gòu)的偏心距。

（2）調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)平面的不規(guī)則性布置應(yīng)該是在初步計(jì)算分析后才進(jìn)行，通過初步計(jì)算的結(jié)果找到建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心、剛心，同時(shí)需要做的便是通過相關(guān)數(shù)據(jù)以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)比較準(zhǔn)確的判斷建筑結(jié)構(gòu)的剛度分布，最后在適當(dāng)?shù)脑鰷p距質(zhì)心較遠(yuǎn)的抗側(cè)力構(gòu)件。

（3）調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和抗扭剛度比。由相關(guān)研究表明：建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期比的平方的關(guān)系基本上是線性的關(guān)系，所以在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，可以考慮適當(dāng)?shù)臏p小建筑結(jié)構(gòu)的周期。在做剪力墻時(shí)，則需要在合理的范圍內(nèi)盡量的加長或者增厚周邊剪力墻，特別需要重視的是那些距離剛心最遠(yuǎn)處的剪力墻。

（4）提高周邊抗扭構(gòu)件抗剪力。要保證建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈震動(dòng)下依然安全，那么只靠調(diào)整結(jié)構(gòu)布置是不夠的。相關(guān)技術(shù)人員通過實(shí)驗(yàn)得到了如下的結(jié)論，即：當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)處于非彈性時(shí)期時(shí)，對(duì)稱的建筑結(jié)構(gòu)受到雙向水平地震作用便會(huì)隨形態(tài)變化的而偏心。

（5）較小地震帶來的破壞，設(shè)置防震縫。在實(shí)際工程中經(jīng)常會(huì)遇到平面形狀比較復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，由于受到條件的限制導(dǎo)致不能把平面結(jié)構(gòu)布置成規(guī)則的結(jié)構(gòu)，此時(shí)便可以通過設(shè)置一定的防震縫將結(jié)構(gòu)分成比較簡單的結(jié)構(gòu)單元。在工程中適當(dāng)?shù)脑O(shè)置防震縫是十分有必要的。

結(jié)語

實(shí)際工程中，建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的判斷在一定程度上直接影響建筑結(jié)構(gòu)的建模、建筑結(jié)構(gòu)的一系列布置、薄弱樓層等，而間接的影響整體建筑結(jié)構(gòu)的布置是否經(jīng)濟(jì)、合理、安全。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)不規(guī)則的建筑物時(shí)，需要盡量的減小或者避免建筑結(jié)構(gòu)比較容易出現(xiàn)薄弱的部位，同時(shí)做到強(qiáng)化那些薄弱部位。現(xiàn)如今對(duì)于不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)的分析還有很多問題需要解決。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50011-2010.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.