論高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

文/王超級(jí)、杜帥 中國(guó)核電工程有限公司鄭州分公司 河南鄭州 450000 孫心靜 鄭州創(chuàng)杰企業(yè)管理咨詢有限公司 河南鄭州 450000

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化在建筑設(shè)計(jì)中的重要性

就目前我國(guó)的情況而言，群眾對(duì)于建筑的需求不斷增加，要求也隨之提高，想要確保建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化是建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的必要手段。能夠有效的增加建筑工程質(zhì)量，增加建筑的實(shí)用性和功能性，給客戶更加良好的使用體驗(yàn)，促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。

1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化在建筑設(shè)計(jì)中的意義

根據(jù)時(shí)代的發(fā)展，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以保證建筑的使用效率，增加建筑的使用年限，賦予建筑更長(zhǎng)的生命力，給建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)更加廣闊的空間，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，給使用者提供更加良好的居住環(huán)境，不僅能夠提高使用者對(duì)建筑設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)，還能減輕建筑設(shè)計(jì)行業(yè)目前面臨的壓力，真正實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。

1.2 建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)優(yōu)化的特點(diǎn)

1.2.1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠給予設(shè)計(jì)人員更加豐富的建筑設(shè)計(jì)空間，增加了建筑設(shè)計(jì)的多樣性，并充分結(jié)合當(dāng)下的流行趨勢(shì)和審美標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)建筑美觀性的提升，給使用者帶來(lái)更加良好的視覺體驗(yàn)，提高了使用者對(duì)于建筑的直觀感受。

1.2.2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠適當(dāng)?shù)慕档徒ㄖㄔO(shè)過(guò)程中對(duì)于周圍環(huán)境的污染，通過(guò)優(yōu)化選材，利用更加綠色健康的建筑材料，不僅貼合了當(dāng)下國(guó)家對(duì)于建筑工程的綠色發(fā)展要求，還能確保建筑周圍生態(tài)環(huán)境的平衡狀態(tài)。

1.2.3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠降低建筑工程的成本，增加建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益，從根本上控制建筑工程成本的流失，大大減少了資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，增加了原材料的使用效率，不僅有效的降低了施工成本，還給建筑設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題

2.1 上部結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題

我國(guó)的很多上部結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)內(nèi)做的并不是很好，有的是因?yàn)楣こ處煂?duì)其的重視程度不夠，有的則是因?yàn)橹R(shí)技術(shù)的局限性，認(rèn)知的不足，有的時(shí)候相關(guān)的技術(shù)人員在設(shè)計(jì)樓板時(shí)只是簡(jiǎn)單的將雙向板作用按照單向板的方法進(jìn)行計(jì)算，并沒有很全面的考慮到板的受力狀態(tài)，久而久之，樓板的一個(gè)方向就會(huì)因?yàn)槭芰^(guò)大而出現(xiàn)明顯的裂縫，所以務(wù)必要注意上部結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題。

2.2 工程師自身的問(wèn)題

在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，許多工程師并沒有對(duì)房屋建筑的場(chǎng)地進(jìn)行地質(zhì)情況的詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)勘察，都是根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的基礎(chǔ)資料以及以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行施工圖的設(shè)計(jì)，這存在著一定的盲目性和片面性。所以工程師要進(jìn)行實(shí)地考察，要準(zhǔn)確的計(jì)算出房屋主體的荷載大小，要對(duì)基礎(chǔ)承載能力進(jìn)行準(zhǔn)確的核算，這樣才可以保證施工后房屋的實(shí)際質(zhì)量，不出現(xiàn)“豆腐渣”工程。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)有效策略

3.1 科學(xué)合理布置建筑結(jié)構(gòu)

3.1.1 平面布置

在實(shí)施此項(xiàng)操作的過(guò)程中，應(yīng)重視對(duì)布置的合理性及其和建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性間具有的關(guān)聯(lián)加以充分考量，因此，在具體對(duì)高層建筑進(jìn)行獨(dú)立的單元設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能在確保剛度及承載力均勻、對(duì)稱的條件下，促使所實(shí)施的結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)具備較高的簡(jiǎn)單性以及規(guī)范性，以使得水平荷載作用的影響大幅度降低，減少變形問(wèn)題出現(xiàn)的可能性，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心可以和剛度中心良好重合。同時(shí)，可導(dǎo)致高層建筑兩端出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題的因素之一為平面的長(zhǎng)度大小，所以，一般來(lái)講，建筑平面的長(zhǎng)寬比也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生較大影響 。

3.1.2 豎向的合理布置

首先，應(yīng)采取多種有效手段促使抗側(cè)移剛度設(shè)計(jì)具有較高的均勻性及連續(xù)性，最好可使設(shè)計(jì)從上至下循序漸進(jìn)的減小，有助于最大化的減少剛度的影響，降低基于剛度過(guò)大的影響導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱區(qū)域的問(wèn)題產(chǎn)生。其次，應(yīng)盡可能確保豎向布置的規(guī)則性和均勻性，促使出現(xiàn)過(guò)大的外挑和內(nèi)收狀況的可能性大幅度降低。

3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化

首先，要科學(xué)合理選擇剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，這就需要對(duì)高層建筑特點(diǎn)進(jìn)行充分的考慮。一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)小于 20 層的建筑，最好選擇短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，以便減輕結(jié)構(gòu)本身的重量，提升建筑的穩(wěn)定性。如果建筑高于20 層，則需要采用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，促使其受力均衡。其次，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還需要確保建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，一般來(lái)說(shuō)，在高層建筑施工中，都會(huì)進(jìn)行抗震設(shè)置，為了避免對(duì)其抗震性能產(chǎn)生不良影響，則需要采用雙向布置的方式，這樣才能在一定程度上減輕結(jié)構(gòu)重量，提升建筑的可靠性與承載力。與此同時(shí)，還需要保證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑墻體的承重能力、墻面剛度是相符的，進(jìn)而可提升剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有利于確保整體建筑物的性能。

3.3 優(yōu)化高層建筑抗震設(shè)計(jì)

對(duì)于高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須遵循相關(guān)的規(guī)定要求和設(shè)計(jì)原則，嚴(yán)格把控好設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，一定要做好建筑空間和平面設(shè)計(jì)。在平面設(shè)計(jì)中，一定要遵循建筑抗側(cè)力構(gòu)件布設(shè)規(guī)則性原則，合理布局，設(shè)計(jì)多道抗震防線，最好選擇鋼筋混凝土框架柱作為第一道抗震防線，鋼筋混凝土框架柱的設(shè)計(jì)一定要符合設(shè)計(jì)規(guī)則，盡可能的提升建筑的抗震能力，確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。除此之外，在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，還要充分重視結(jié)構(gòu)的受力情況，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的剛度和承載力深入研究分析，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度和承載力的要求，確保結(jié)構(gòu)受力均勻，避免出現(xiàn)受力薄弱部位。同時(shí)，還要做好高層住宅建筑傳力途徑分析這一環(huán)節(jié)的工作，結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的抗震方案，最大限度降低地震對(duì)住宅建筑的破壞作用，保障人員生命財(cái)產(chǎn)安全。

3.4 建筑材料選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)

另外，建筑材料的選擇也是非常重要的環(huán)節(jié)之一，隨著國(guó)家科技的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了更加環(huán)保、性價(jià)比更高的建筑材料，因此，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑材料的選擇進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在不影響建筑工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，選擇更加節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的材料，并根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整建筑材料的數(shù)量，積極響應(yīng)國(guó)家綠色環(huán)保的號(hào)召，增加建筑設(shè)計(jì)的環(huán)保性，最大程度地減少資源浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，減低建筑建設(shè)工程對(duì)于周圍環(huán)境的損害和污染，從而實(shí)現(xiàn)建筑建設(shè)過(guò)程的優(yōu)化。

結(jié)語(yǔ)：

基于上述分析，我們?cè)诰唧w針對(duì)高層簡(jiǎn)述實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要重視對(duì)所規(guī)定的各種相關(guān)要求加以充分考量，注重合理?yè)襁x和應(yīng)用多種有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，有助于提升建筑的整體質(zhì)量。