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摘要：许多建筑物由于建筑功能和立面效果的需要，往往需要将建筑物设计成各种各样的形状，进而形成结构规范所规定的不规则建筑。对不规则建筑进行合理的设计采取一些必要的抗震措施成为一个重要问题，具有十分重要的意义，是在工程设计和抗震加固时必须考虑的问题。
关键词：不规则结构；抗震措施；平面不规则；竖向不规则
中图分类号：TU352.11文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）24－0040－02
在实际工程结构中，由于功能的要求不同，结构建设的环境限制等因素，在进行结构设计时会出现大量结构不规则的情况。为使结构具有足够的承载能力安全储备和足够的刚度，在结构设计中要选择合适的计算方法计算地震作用下结构的内力，另外还要增加可靠的抗震构造措施，保证结构的安全性和经济性。
1不规则结构定义
1.1平面不规则的类型
1.1.1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。
1.1.2凹凸不规则
结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%。
1.1.3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面面积的30%，或较大的楼层错层。
1.2竖向不规则的类型
1.2.1侧向刚度不规则
该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻3个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%。
1.2.2竖向抗侧力构件不连续
竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、析架等）向下传递。
1.2.3楼层承载力突变
抗侧力结构的层间剪力小于上一层的80%。
2地震作用计算理论及分析方法
2.1底部剪力法
计算多层砌体房屋的水平地震作用通常有反应谱法和底部剪力法。当房屋层数较多时，振型分解反应谱法计算过程十分冗繁，很少有人采用这种方法。为了简化计算，再加上多层砌体结构房屋的质量和刚度沿高度分布均匀，且以剪切变形为主，故多按底部剪力法计算。底部剪力法作为振型分解反应谱法的简化计算方法，其本质和振型分解反应谱法是相同的，即按集中质量法进行重力荷载代表值的计算。
2.2振型分解反应谱法
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）规定，振型分解反应谱法是计算框架结构水平地震作用的主要方法。从结构计算简图开始，用D值法求出刚度矩阵，用刚度法求解框架结构自振频率及相应主振型，最后求出水平地震作用和水平地震作用效应。
2.3时程分析法
时程分析法是一种动力分析方法，它是将结构物视为一个弹性振动体，将地震时地面运动产生的位移、速度和加速度作用在结构物上，然后用动力学的方法研究它的振动情况。显然，时程分析法比振型分解反应谱法更能准确地反映地震时建筑结构的反应。
3不规则结构的概念设计
所谓概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。人们从大量震害经验中总结发现，“概念设计”往往比“计算设计”更为重要。这主要是由于地震及地震效应的随机性和复杂性以及计算模型与实际情况的差异，使得地震时造成建筑破坏的程度很难准确预测。因此，要进行精确的抗震计算很困难，结构的抗震性能在更大程度上取决于良好的“概念设计”。根据我国现行规范，概念设计应从以下几个方面把握：注意场地选择和地基基础设计；选择合理的抗震结构体系，尽量规则布置建筑结构，合理利用结构延性，同时重视非结构因素。选择建筑场地时，宜选择有利地段，应避开不利场地。在选择抗震结构体系时，对常用的抗震结构体系，如框架—抗震墙体系、筒体结构、巨型结构体系等，应注意使其具有明确的计算简图和合理的地震作用传递路径，因此应尽量使结构体型简单，平、立面布置应尽量规则、对称，质量和刚度变化宜均匀，具有良好的整体性。最好能设置多道抗震防线，如增加结构超静定次数，设置人工塑性铰，利用框架的填充墙、耗能装置等。同时，宜使结构体系具有合理的刚度和承载力分布，避免大的应力集中和塑性变形集中。
4工程中采取的抗震措施
4.1四周布置剪抗震受力构件
在工程中，由于质量位置和地震动的空间变化的不确定性。即使是对称的规则结构，实际上也很难做到结构的质量中心与刚度中心的完全重合，存在有偶然偏心。因此，除侧向抗力和刚度以外，结构必须具有足够的扭转抗力和刚度，以限制在不同结构构件中产生不均匀应力的扭转振动的发展。为此，主要的结构抗震受力构件应靠近结构周边进行布置，以有效提高结构的抗扭转的能力和刚度。
4.2加中心支撑、偏心支撑
框架－中心支撑体系是常用的双重抗侧力体系之一。该类体系具有较大抗侧刚度，保证了正常使用极限状态要求，在常遇地震作用下能有效防止非结构构件的破坏。偏心支撑钢筋混凝土框架在弹性阶段有较高的抗侧刚度，而当结构进入弹塑性阶段后，支撑和耗能段梁的变形可使结构的非弹性变形得到控制。偏心支撑框架综合了中心支撑框架的强度、刚度和抗弯框架的非弹性性能及能量耗散能力的优点，在循环荷载作用下的非弹性性能仅被限制在消能梁段发生，从而吸收和耗散大量的能量，使其成为强震区的一种最合适的结构体系，同时还能避免支撑和其他杆件的过早屈曲，延长结构抗震能力的持续时间。
4.3加被动控制系统
被动调谐质量阻尼器（简称TMD）是在建筑物的某部位设置一个附加子结构（具有质量刚度和阻尼），使原结构的动力特性发生改变，当原结构承受地震作用而剧烈振动时，由于子结构质量块的惯性而向原结构施加与振动方向相反的作用力，其阻尼也发挥能耗作用，使原结构的振动明显衰减，达到控制主体结构地震反应及其破坏形态的目的。
在TMD控制装置的基础上加以改进，提出了一种新型被动控制系统LTTMD，用以同时控制高层建筑结构的平移和扭转振动，并大幅度减小调谐质量块相对于设置楼层的位移。
4.4增强楼板的设计
楼板在水平地震作用下，如同水平隔板一样工作。不仅将惯性力集中并传递到竖向结构体系，还能保证竖向结构体系作为整体，共同抵抗水平地震作用。楼板是整个房屋结构中一个不可或缺的部分。在竖向结构体系复杂、或非均匀布置、或与具有不同水平变形特征的双重体系一起使用时，楼板作用特别重要。楼板体系应具有足够的平面内刚度和抗力，并具有与竖向结构体系有效的连接。
4.5选择合适的基础
基础与上部结构的连接设计与施工方法应保证整个建筑均匀地承受水平地震动的作用。为此，基础应具有良好的整体性。对于由离散的剪力墙组成的结构，考虑到在宽度和长度方向上刚度有差异，应选用由包括基础底板和盖板在内组成的刚性的箱式或筏板式基础，对于具有独立基础构件（基墩或桩）的建筑，应沿两个主方向在构件之间采用基础底板或基础系梁。
5结束语
本文首先介绍了不规则结构包括平面不规则和立面不规则的定义及不规则结构的一些处理方法，然后概述了地震作用的计算理论。在深入了解计算理论的基础上，本文总结了处理不规则结构的一些抗震措施，以期为设计人员更好的分析设计不规则结构服务。
参考文献
1 周晓松、裴星沫、廖述清.单层偏心结构平扭祸合地震反应分析［J］.工程建设与设计，2005（3）
The Concept of Irregular Seismic Design and Construction Measures of the Corresponding
Zhang Meiling
Abstract: Many building facade as architectural features and effects needs, often need to be designed into a wide variety of building shapes, and thus the formation of irregular structures specification under construction. On the design of irregular buildings take reasonable steps necessary to become an important issue earthquake, has very important significance in engineering design and seismic retrofit must be taken into account.
Key words: irregular structure; earthquake measures; plane irregular; vertical irregular
关键词：不规则结构；抗震措施；平面不规则；竖向不规则
中图分类号：TU352.11文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）24－0040－02
在实际工程结构中，由于功能的要求不同，结构建设的环境限制等因素，在进行结构设计时会出现大量结构不规则的情况。为使结构具有足够的承载能力安全储备和足够的刚度，在结构设计中要选择合适的计算方法计算地震作用下结构的内力，另外还要增加可靠的抗震构造措施，保证结构的安全性和经济性。
1不规则结构定义
1.1平面不规则的类型
1.1.1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。
1.1.2凹凸不规则
结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%。
1.1.3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面面积的30%，或较大的楼层错层。
1.2竖向不规则的类型
1.2.1侧向刚度不规则
该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻3个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%。
1.2.2竖向抗侧力构件不连续
竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、析架等）向下传递。
1.2.3楼层承载力突变
抗侧力结构的层间剪力小于上一层的80%。
2地震作用计算理论及分析方法
2.1底部剪力法
计算多层砌体房屋的水平地震作用通常有反应谱法和底部剪力法。当房屋层数较多时，振型分解反应谱法计算过程十分冗繁，很少有人采用这种方法。为了简化计算，再加上多层砌体结构房屋的质量和刚度沿高度分布均匀，且以剪切变形为主，故多按底部剪力法计算。底部剪力法作为振型分解反应谱法的简化计算方法，其本质和振型分解反应谱法是相同的，即按集中质量法进行重力荷载代表值的计算。
2.2振型分解反应谱法
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）规定，振型分解反应谱法是计算框架结构水平地震作用的主要方法。从结构计算简图开始，用D值法求出刚度矩阵，用刚度法求解框架结构自振频率及相应主振型，最后求出水平地震作用和水平地震作用效应。
2.3时程分析法
时程分析法是一种动力分析方法，它是将结构物视为一个弹性振动体，将地震时地面运动产生的位移、速度和加速度作用在结构物上，然后用动力学的方法研究它的振动情况。显然，时程分析法比振型分解反应谱法更能准确地反映地震时建筑结构的反应。
3不规则结构的概念设计
所谓概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。人们从大量震害经验中总结发现，“概念设计”往往比“计算设计”更为重要。这主要是由于地震及地震效应的随机性和复杂性以及计算模型与实际情况的差异，使得地震时造成建筑破坏的程度很难准确预测。因此，要进行精确的抗震计算很困难，结构的抗震性能在更大程度上取决于良好的“概念设计”。根据我国现行规范，概念设计应从以下几个方面把握：注意场地选择和地基基础设计；选择合理的抗震结构体系，尽量规则布置建筑结构，合理利用结构延性，同时重视非结构因素。选择建筑场地时，宜选择有利地段，应避开不利场地。在选择抗震结构体系时，对常用的抗震结构体系，如框架—抗震墙体系、筒体结构、巨型结构体系等，应注意使其具有明确的计算简图和合理的地震作用传递路径，因此应尽量使结构体型简单，平、立面布置应尽量规则、对称，质量和刚度变化宜均匀，具有良好的整体性。最好能设置多道抗震防线，如增加结构超静定次数，设置人工塑性铰，利用框架的填充墙、耗能装置等。同时，宜使结构体系具有合理的刚度和承载力分布，避免大的应力集中和塑性变形集中。
4工程中采取的抗震措施
4.1四周布置剪抗震受力构件
在工程中，由于质量位置和地震动的空间变化的不确定性。即使是对称的规则结构，实际上也很难做到结构的质量中心与刚度中心的完全重合，存在有偶然偏心。因此，除侧向抗力和刚度以外，结构必须具有足够的扭转抗力和刚度，以限制在不同结构构件中产生不均匀应力的扭转振动的发展。为此，主要的结构抗震受力构件应靠近结构周边进行布置，以有效提高结构的抗扭转的能力和刚度。
4.2加中心支撑、偏心支撑
框架－中心支撑体系是常用的双重抗侧力体系之一。该类体系具有较大抗侧刚度，保证了正常使用极限状态要求，在常遇地震作用下能有效防止非结构构件的破坏。偏心支撑钢筋混凝土框架在弹性阶段有较高的抗侧刚度，而当结构进入弹塑性阶段后，支撑和耗能段梁的变形可使结构的非弹性变形得到控制。偏心支撑框架综合了中心支撑框架的强度、刚度和抗弯框架的非弹性性能及能量耗散能力的优点，在循环荷载作用下的非弹性性能仅被限制在消能梁段发生，从而吸收和耗散大量的能量，使其成为强震区的一种最合适的结构体系，同时还能避免支撑和其他杆件的过早屈曲，延长结构抗震能力的持续时间。
4.3加被动控制系统
被动调谐质量阻尼器（简称TMD）是在建筑物的某部位设置一个附加子结构（具有质量刚度和阻尼），使原结构的动力特性发生改变，当原结构承受地震作用而剧烈振动时，由于子结构质量块的惯性而向原结构施加与振动方向相反的作用力，其阻尼也发挥能耗作用，使原结构的振动明显衰减，达到控制主体结构地震反应及其破坏形态的目的。
在TMD控制装置的基础上加以改进，提出了一种新型被动控制系统LTTMD，用以同时控制高层建筑结构的平移和扭转振动，并大幅度减小调谐质量块相对于设置楼层的位移。
4.4增强楼板的设计
楼板在水平地震作用下，如同水平隔板一样工作。不仅将惯性力集中并传递到竖向结构体系，还能保证竖向结构体系作为整体，共同抵抗水平地震作用。楼板是整个房屋结构中一个不可或缺的部分。在竖向结构体系复杂、或非均匀布置、或与具有不同水平变形特征的双重体系一起使用时，楼板作用特别重要。楼板体系应具有足够的平面内刚度和抗力，并具有与竖向结构体系有效的连接。
4.5选择合适的基础
基础与上部结构的连接设计与施工方法应保证整个建筑均匀地承受水平地震动的作用。为此，基础应具有良好的整体性。对于由离散的剪力墙组成的结构，考虑到在宽度和长度方向上刚度有差异，应选用由包括基础底板和盖板在内组成的刚性的箱式或筏板式基础，对于具有独立基础构件（基墩或桩）的建筑，应沿两个主方向在构件之间采用基础底板或基础系梁。
5结束语
本文首先介绍了不规则结构包括平面不规则和立面不规则的定义及不规则结构的一些处理方法，然后概述了地震作用的计算理论。在深入了解计算理论的基础上，本文总结了处理不规则结构的一些抗震措施，以期为设计人员更好的分析设计不规则结构服务。
参考文献
1 周晓松、裴星沫、廖述清.单层偏心结构平扭祸合地震反应分析［J］.工程建设与设计，2005（3）
The Concept of Irregular Seismic Design and Construction Measures of the Corresponding
Zhang Meiling
Abstract: Many building facade as architectural features and effects needs, often need to be designed into a wide variety of building shapes, and thus the formation of irregular structures specification under construction. On the design of irregular buildings take reasonable steps necessary to become an important issue earthquake, has very important significance in engineering design and seismic retrofit must be taken into account.
Key words: irregular structure; earthquake measures; plane irregular; vertical irregular