02-建筑结构不规则判别解析
建筑平面不规则结构设计要点分析
建筑平面不规则结构设计要点分析1 高层建筑中不规则建筑的发展现状随着我国科技技术水平的逐步提升，我国建筑行业也在不断的发展。
随着城市的不断扩建，设计者们为了迎合城市建设的发展需求，他们已经逐步更新了自己以往建筑物必须要对称、规则的观念，他们正试着建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑，如非对称、不规则的建筑结构物。
随着人们的观念的转变，现如今大城市中出现了许许多多复杂体型和不规则的结构，这种趋势在某种程度上代表了我国建筑的发展方向。
2 某工程平面不规则构件设计及其设计措施工程采用框架-剪力墙结构，存在平面不规则、扭转不规则、楼板不连续、竖向体型收进等抗震不利因素，为不规则高层建筑，须进行抗震设防专项审查。
合理布置剪力墙以减弱结构的不规则程度，缓解竖向刚度突变部位和平面薄弱环节在地震作用下应力和变形的集中程度，对薄弱部分进行中震不屈服分析并采取适当的抗震构造措施，提高结构在强烈地震作用下的抗震性能。
2.1 结构和构件设计2.1.1 结构形式工程设计利用楼、电梯间设置核心筒，在外围框架柱内嵌入剪力墙形成框架-剪力墙结构，该结构形式在较好地满足下部商场和上部住宅建筑功能的同时，保证了结构竖向抗侧力构件的连续，具有良好的抗侧刚度和抗扭性能。
2.1.2 结构平、立面布置核心筒剪力墙布置时，纵、横向剪力墙力求均匀对称并互为翼墙，并保证筒体角部墙肢的完整性，提高核心筒的抗震性能。
通过优化调整建筑物周边剪力墙墙肢长度和厚度，实现结构质量中心和刚度中心的接近或重合，减小结构的扭转效应。
2.1.3上部结构主要构件设计（1）剪力墙的设计核心筒周边和结构外围剪力墙厚度从下往上分别为350，300，250，200mm，对应的剪力墙端柱及框架柱的截面尺寸分别为700，600，500mm，混凝土强度等级分别为C40，C35，C30。
结构总质量为15104.859t。
X向最小剪力系数 5.09%，Y向最小剪力系数5.26%，满足抗规第5.2.5条最小剪力系数≥3.2%的规定。
不规则结构设计及规范要求
建筑方案是否“规则”的判定及设计控制1、不规则的划分抗震规范把不规则的建筑方案分为三个级别，区别对待：∙一般不规则——按规范、规程的有关规定采取加强措施；∙特别不规则——经过专门研究和论证后采取高于规范、规程规定的加强措施，对于高层建筑应严格按建设部令第111号进行抗震设防专项检查；∙严重不规则——应要求建筑师予以修改、调整。
抗震规范原文如下：3.4.1 建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不规则的建筑方案应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；不应采用严重不规则的建筑方案。
[修订说明]：本次修订，对建筑方案的各种不规则性，分别给出处理对策，以提高建筑设计和结构设计的协调性。
2、不规则的判定（1）抗震规范正文——比较含糊3.4.2 建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
当存在表3.4.2-1所列举的平面不规则类型或表3.4.2-2所列举的竖向不规则类型时，应符合本章第3.4.3 条的有关规定。
表3.4.2-1平面不规则类型表3.4.2-2竖向不规则类型（2）抗震规范条文说明——稍微清晰，仍笼统3.4.1条之条文说明：规则与不规则的区分，本规范在第3.4.2条规定了一些定量的界限，但实际上引起建筑结构不规则的因素还有很多，特别是复杂的建筑体型，很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围，但是，有经验的、有抗震知识素养的建筑设计人员，应该对所设计的建筑的抗震性能有所估计，要区分不规则、特别不规则和严重不规则等不规则程度，避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。
这里：“不规则”指的是超过表3.4.2-1和表3.4.2-2中一项及以上的不规则指标；特别不规则，指的是多项均超过表3.4.2-1和表3.4.2-2中不规则指标或某一项超过规定指标较多，具有较明显的抗震薄弱部位，将会引起不良后果者；严重不规则，指的是体型复杂，多项不规则指标超过第3.4.3条上限值或某一项大大超过规定值，具有严重的抗震薄弱环节，将会导致地震破坏的严重后果者。
对建筑结构设计不规则性问题的分析
对建筑结构设计不规则性问题的分析摘要：到建筑环境、施工条件和经费等多种因素的影响，设计师在设计建筑结构时，不得不改变建筑结构的设计，进而使建筑结构出现了不规则的现象。
为了保证建筑施工的安全性，设计者需要记录结构的不规则位置，并修改建筑设计方案，以保证设计的合理性。
所以，对于建筑的设计者来说，只有了解建筑结构设计不规则性的种类，进而注意设计相关问题，才能更好地完成高层建筑结构设计工作。
关键词：建筑结构；结构设计；不规则性一、现阶段建筑结构设计不规则性的特点1、平面不规则（1）扭转不规则：扭转不规则建筑结构指的是建筑每一层自身的最大弹性水平位移均大于楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍。
判断标准为单向偶然偏心地震作用下的位移比超过1.2倍，甚至超过1.5倍。
（2）凹凸不规则：凹凸不规则建筑结构主要表现为平面太狭长（L/B＞6）、凹进太多（I/Bmax＞0.35）、凸出太细（I/b＞2.0）等。
凹凸不规则建筑结构判断标准为：阳光下，建筑结构平面凹进一侧的尺寸均大于其投影方向总尺寸的30%。
（3）楼板局部的不连续：楼板局部的不连续建筑结构指的是每一块楼板的尺寸及平面刚度变化较大。
一般表现为：有效宽度Be大于典型宽度的50%，开洞面积At大于楼面面积A的30%。
有些楼板局部特别不规则的，有效净宽度Be甚至会大于5米，或者一侧楼板最小有效宽度小于2米。
平面不规则会导致建筑平面质量偏心、平面刚度偏心、平面强度偏心，从而给整个建筑的施工及稳固性带来一定的问题。
2、竖向不规则（1）侧向刚度不规则：侧向刚度不规则建筑结构指的是除了建筑顶层，整个建筑楼层的侧向刚度值大小和相邻上一楼层的侧向刚度值大小相比较，小于70%；和该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值相比较，小于其80%；楼层局部收进的水平向尺寸和相邻下一层相比较大于其25%。
（2）竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件不连续建筑结构指的是竖向构件位置缩进大于25%，或外挑大于10%和4m，或者上下墙、柱、支撑不连续，含加强层、连体类等。
建筑结构设计中不规则设计问题分析与探讨
在现代 城镇 建设 中 ， 不 规则 的建筑 结构往 往是 不可避 免 的， 而 且正是 这些 造型 新颖 别致 的不规 则建 筑物 ， 给居 住环 境带 来气象 万千 ， 别 具一格 的人 文景
０ ． ３ ５ （ ８度时 大于 ０ ． ３ ） ； ③ 凸出过 细 ， 凸 出部分 的长 宽 比大 于 ２ ． ０ （ ８ 度 时大于 １ ． ５ ） 。 三是楼板 局部不 连续 ： ①楼 板开洞 凹人后 ， 有效楼 板宽 度小于 该层楼板 典型 宽度的 ５ ０ ％； ②开 洞面 积 大于 该层 楼面 面积 的 ３ ０ ％； ③ 采用 细腰 形平 面 ； ④有
一
．
特征
１ 、 第一类 ： 平面 不规则结 构。 一 是扭转 不规则 ： 位移 比大于 １ ． ２ ｏ 二 是凸 凹不 规则： ① 平面 狭 长 ， 在 抗 震设 防 烈度 为６ 度、 ７ 度时， 平 面长 宽 比大于 ６ ． ０ （ ８度
时 大于 ５ ． ０ ） ； ②凹进 太多 ， 平面 凹进 一侧 的尺 寸 大于 相应 投影 方 向总 尺寸 的
建 筑工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程
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Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
建 筑 结 构设 计 中 不规 则设 计 问题 分 析 与探 讨
崔宏 涛
（ 河 北华 艺建筑 设 计有 限公 司 ） ［ 摘 要］ 随着我 国经 济水 平 的不断 提高 ， 不 规则 建筑结 构 大量 涌现 ， 如何 分析 和设 计 不规 则结 构是必 须解 决 的重要 问题 。 本文 就此 作 出了深 入 的分析 探讨 可供 同行 建筑 设计 师参 考借 鉴 。 ［ 关键 词］ 现代 建筑 ； 不规 则结 构 ； 结 构设 计 中图分 类号 ： ＴＵ 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ —０ ０ ９ ６ —０ １
建筑结构设计的不规则性问题研究
建筑结构设计的不规则性问题研究建筑结构的规则性将会对整个工程项目产生直接影响。
在建筑结构的设计过程中，比较常见的问题就是结构的不规则性，不规则性问题将会对工程质量产生严重的影响。
因此，本文主要对在建筑结构设计过程中出现的不规则性因素进行探讨，希望能够给相关设计人员提供一些思考和借鉴。
标签：建筑结构设计;不规则性;偏心距近年来，传统的建筑形式将不再能够满足人们的审美需求，不规则的建筑形状大量出现在人们的视野之中。
建筑形状的另类化，将会在很大程度上使城市更具有风采，但是不规则建筑在结构设计上也是有难度的，要有效地确保建筑多样化的发展，需要相关人员进行切实地探索。
1 不规则性定义1.1 平面不规则性平面不规则性主要指建筑平面的凹凸尺寸较大、弹性层间位移比值较大和楼板局部不连续。
其中，弹性层间位移比指的是楼层两端抗侧力构件弹性水平位移的最大值与平均值的比值，楼板局部不连续指的是有效楼板宽度较小或楼层大面积开洞等[1]。
1.2 竖向不规则性竖向不规则性是指建筑的竖向上结构所具有的不规则性，包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续以及楼层承载力突变。
侧向刚度不规则性主要指该层的侧向刚度产生突变或局部收进尺寸较大。
竖向抗侧力构件不连续指柱、墙的内力通过水平转换构件向下传递。
楼层承载力突变是指通过计算分析整个建筑的受力情况抗侧力结构的层间受剪承载力与上下楼层比较明显减小。
2 不规则性问题分析2.1 偏心距的问题偏心距是指建筑平面质心与形心之间的距离。
在建筑结构设计中，偏心距大小与建筑平面形状的规则程度有着直接联系。
建筑平面形状的不规则会在很大程度上导致建筑平面质心与形心远离，进而导致结构扭转的出现。
因此，设计师在解决结构平面不规则性问题时，可以通过对扭转的控制来进行。
要想使结构扭转得到良好的控制，本质上要解决建筑结构偏心距过大的问题。
这就需要设计师要对于偏心距问题的高度重视。
在方案设计阶段，要充分比较分析整个建筑结构的平面布局，通过计算使得偏心距尽可能的减小，进而将位移比等控制在规范允许的范围以内，从而很大程度上降低整个建筑结构自身发生扭转的不利作用。
不规则结构设计及规范要求
（1）抗震规范正文——比较含糊
3.4.2 建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑 的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料 强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
当存在表 3.4.2-1 所列举的平面不规则类型或表 3.4.2-2 所列举的竖向不规则类型时， 应符合本章第 3.4.3 条的有关规定。
表 3.4.2-1 平面不规则类型
不规则类型
定义
扭转不规则
楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层 间位移）平均值的 1.2 倍
凸凹不规则
结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的 30％
楼板局部不连续
楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的 50％，或开洞面积大于该层楼层面积的 30％，或较大的楼层错层。
对于不落地构件通过次梁转换的问题，应慎重对待。少量的次梁转换，设计时 对不落地构件（混凝土墙、砖抗震墙、柱、支撑等）的地震作用如何通过次 梁传递到主梁、又传统到落地竖向构件要有明确的计算，方可视为有明确的 计算简图和合理的传递途径，并需采取相应的加强措施，确保大震时转换构 件不失效。
设防烈度不同，上述不规则建筑方案的界限相同，但设计要求有所不同。烈度 越高，不仅仅是需要采取的措施增加，体现各种概念设计的调整系数也要加 大。
“不规则”指的是超过表 3.4.2-1 和表 3.4.2-2 中一项及以上的不规则指标；
特别不规则，指的是多项均超过表 3.4.2-1 和表 3.4.2-2 中不规则指标或某一项超过 规定指标较多，具有较明显的抗震薄弱部位，将会引起不良后果者；
建筑结构不规则判别
建筑结构不规则性判别
2015.11
主要内容
❖ 一.规范规定 ❖ 二.几个术语 ❖ 三.设计目标及依据 ❖ 不规则分类及判定
一、规范规定
一、规范规定
一、规范规定
一、规范规定
二、几个术语定义
❖ 根据《抗规》3.4.1条文解释：
特别不规则：具有较明显的抗震薄弱部位，可能引起 不良后果者，参考界限见《超限高层审查要点2015》 ，主要分为：
》3.4、3.5节判断 ❖ 上述判断在方案阶段结构专业亟需介入
超限高层审查要点的规定
超限高层审查要点的规定
超限高层审查要点的规定
超限高层审查要点的规定
所以高层建筑凡是符合表1～5者，均应 按《审查要点》规定在初步设计阶段报 省超限高层建筑工程抗震设防专家委员 会进行超限专项审查。
四、不规则判定
❖ 外挑大于10%和4米 ❖ 多塔
注：4a、4b不重复计算不规则项
竖向不规则之刚度突变
❖ 刚度计算应根据结构类型不同选用不同的计算方法
竖向不规则之尺寸突变
竖向不规则之构件间断
❖ 上下层墙、柱、支撑不连续 ❖ 含加强层、连体类
竖向不规则之承载力突变
❖ 相邻层受剪承载力变化大于80%
竖向不规则之局部不连续
有效楼板宽度和典型楼板 宽度都是从楼板传递水平 地震作用的角度来度量
楼电梯间周边有墙与连梁 围合，可保证水平力有效 传递，故不按开洞考虑
楼电梯间周边墙分散或整 体性差（单片墙或无连梁 封闭围合）则无板部分按 开洞考虑
悬挑部分不计入典型楼板 宽度、有效楼板宽度计算
竖向不规则
❖ 结构立面剖面布置的关键是避免承载力和楼层刚度 突变，避免出现薄弱层（率先屈服，出现较大的塑 性变形集中）并确保竖向力传递的有效性
建筑结构不规则程度的判断
46
简答题：
简述哪些结构布置类型属平面不规则？
47
六、竖向不规则
序 号 B1 B2 竖向不规则内容 侧向刚度（注5）小于 相邻上层的 侧向刚度小于其上相邻 三层平均值的 一般不 规则 70% 80% 特别不 超限程度 规则 控制 60% 70%
48
地下1层（层高3000），地上18层（底层3600、标准 层2850）剪力墙结构住宅。 剪切刚度判断
• 多层结构周期比控制
20
多层钢结构实例：典型两个主轴方向动力特性相差太大 振型号 周 期 转角 平动系数 (X+Y) 扭转系数 1 0.9746 179.98 1.00 (1.00+0.00) 0.00 2 0.7078 173.03 0.02 (0.02+0.00) 0.98 3 0.4251 90.01 1.00 (0.00+1.00) 0.00
i层剪力i层层间位移52六竖向不规则竖向不规则内容一般不规则特别不规则超限程度控制b1侧向刚度注5小于相邻上层的7060b2侧向刚度小于其上相邻三层平均值的8070b3竖向抗侧力构件不连续见转换层53竖向不规则内容一般不规则特别不规则超限程度控制b4层间受剪承载力小于相邻上层的8065b5除顶层或高度小于主楼总高20的裙房高规外局部收进的水平尺寸大于相邻下一层的2530等效剪切刚度收进层小于下层的50连续两次收进后小于未收进层的30545556竖向不规则内容一般不规则特别不规则超限程度控制b4层间受剪承载力小于相邻上层的8065b5除顶层或高度小于主楼总高20的裙房高规外局部收进的水平尺寸大于相邻下一层的2530等效剪切刚度收进层小于下层的50连续两次收进后小于未收进层的30b6下部楼层水平尺寸小于上部楼层水平尺寸90或外挑4m80或外挑5mb15对多高层均有要求b6仅对高层57选择题
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查技术要点》建质[2015]67号规定了哪些高 层建筑需进行超限审查 结构设计按《审查要点》逐条确定不规则项 不规则判断依据《抗规》第3.4.3条、《高规 》3.4、3.5节判断 上述判断在方案阶段结构专业亟需介入
超 限 高 层 审 查 要 点 的 规 定
超 限 高 层 审 查 要 点 的 规 定
注：1a、1b 不重复计算不规则项
平面不规则之凹凸不规则、组合平面
2a
凹凸不规则 平面凹凸尺寸大于相 应投影方向总尺寸的 30%
参见GB50011-3.4.3
2b 组合平面
细腰形或角部重叠形
参见JGJ3-3.4.3
注：2a、2b 不重复计算不规则项
平面不规则之凹凸不规则
抗 震 规 范 中 列 举 的 典 型 示 例
超 限 高 层 审 查 要 点 的 规 定
超 限 高 层 审 查 要 点 的 规 定
所以高层建筑凡是符合表1～5者，均应 按《审查要点》规定在初步设计阶段报 省超限高层建筑工程抗震设防专家委员 会进行超限专项审查。
四、不规则判定
平面不规则 1a 扭转不规则 1b 偏心布置 2a 凹凸不规则 2b 平面组合 3 楼板不连续 竖向不规则 4a 刚度突变 4b 尺寸突变 5 构件间断 6 承载力突变 7
1a 扭转不规则
1b 偏心布置
考虑偶然偏心的扭转 位移比大于1.2
强制楼板无限刚假定 规定水平力计算 裙房以上1/3以上楼层位 移比>1.4时为特别不规则
偏心率大于0.15或相 邻层质心相差大于相 应边长15%
参见JGJ99-3.2.2 多塔或单塔与大底盘偏 心距>20%为特别不规则
注：形体指建筑平面形态和立面、竖向剖面的变化
一、规范规定
1.2《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010
3.4.2 建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规 则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜择优选用规 则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧 向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺 寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和 承载力突变。
平面不规则之凹凸不规则
几 种 规 范 未 列 出 典 型 示 例
根据实际情况判断下例
平面不规则之凹凸不规则
工 程 常 见 平 面 典 型 示 例
平面不规则之组合平面
高 规 列 举 的 典 型 平 面
角部重叠
细腰形
平面不规则之楼板不连续
抗 震 列 举 的 典 型 平 面
平面不规则之楼板不连续
一、规范规定
1.3《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 3.4.1 在高层建筑的一个独立单元内，结构平面形状 宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀。不 应采用严重不规则的平面布置。
注：一个独立单元指0.00以上结构构件独立，有抗震缝自然分 段的结构单元，与建筑分区无关。
3.5.1 高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过 大的外挑和收进。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐 均匀变化。
结构设计归纳系列之二
建筑结构不规则性判别
2015.11
主要内容
一.规范规定
二.几个术语 三.设计目标及依据 不规则分类及判定
一、规范规定
1.1《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010
强条 3.4.1 建筑设计应符合抗震概念设计的要求明确 建筑体型的规则性，不规则的建筑应按规定采取加强 措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采 取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。
依据规范 《建筑抗震设计规范》 《高层建筑混凝土结构技术 规程》 《超限高层建筑工程抗震设 防专项审查技术要点》(建 质[2015]67号)
超限审查仅指高层建筑（ 10层及以上或高于28米住 宅建筑以及高度大于24米 的其他民用建筑） 多层建筑参考高层执行
三、设计目标及依据
建设部《超限高层建筑工程抗震设防专项审
一、规范规定
对规范规定的理解 “规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗侧 立构件位置、质量分布、承载力分布等诸多因素的 综合要求； 规则的建筑方案体现在平立面形状简单，抗侧力体 系的刚度和承载力上下变化连续、均匀、平面布置 对称；即在平立面、竖向剖面或抗侧力体系上无明 显的“实质性不连续”
二、几个术语定义
严重不规则：指形体复杂，多项不规则指标
超过规定上限或某一项大大超过规定值，具 有现有技术和经济条件不能克服的严重的抗 震薄弱环节，可能导致地震破坏的严重后果 者。
三、设计目标及依据
设计目标 一般避免出现特别不 规则 个别重要高层建筑出 现特别不规则需在初 步设计报送省超限委 员会专项审查 严禁出现严重不规则
几 种 规 范 未 列 出 典 型 示 例
平面不规则之楼板不连续
有 效 楼 板 宽 度 和 典 型 楼 板 宽 度
有效楼板宽度和典型楼板 宽度都是从楼板传递水平 地震作用的角度来度量
楼电梯间周边有墙与连梁 围合，可保证水平力有效 传递，故不按开洞考虑 楼电梯间周边墙分散或整 体性差（单片墙或无连梁 封闭围合）则无板部分按 开洞考虑 悬挑部分不计入典型楼板 宽度、有效楼板宽度计算
平面不规则
结构平面布置的关键是避免扭转并确保水平
力传递的有效性。 应刚心、质心一直或基本一致。 每个结构单元尽量采用方形、圆形、正多边 形、椭圆形等，避免主要抗侧立构件偏置
平面不规则
抗震有利的结构布置 简单、规则、对称
平面不规则
抗震不利的结构布置 长宽比过大 过于狭长 突出部分的长度过大 宽度过小 角部重叠 细腰等
二、几个术语定义
根据《抗规》3.4.1条文解释： 特别不规则：具有较明显的抗震薄弱部位，可能引起 不良后果者，参考界限见《超限高层审查要点2015》 ，主要分为： 1.同时具备三个或三个以上《审查要点》表2中不规则 2.具有《审查要点》表3中的2项或同时具有表3和表2 中某项不规则 3.下列《审查要点》表4某一项不规则 4.同时具有平面、竖向不规则且有一项接近《审查要 点》表2、表3的不规则指标。