論高層建筑結構優化設計

王超級

【摘要】隨著城市化建設進程的不斷加快，近年來，建筑的設計開始逐漸趨于功能多元化發展。同時，基于我國基本國情，高層建筑的建設力度大幅度增加，促使我國各城市中的可規劃空間越來越多，有效推進了我國的城市規劃進程。高層建筑的結構設計質量，可對其整體安全性以及功能起到決定性影響，確保相關各環節設計的質量有助于促進高層建筑更好的發展。

【關鍵詞】高層建筑;結構;優化設計

1、結構優化在建筑設計中的重要性

就目前我國的情況而言，群眾對于建筑的需求不斷增加，要求也隨之提高，想要確保建筑設計行業的市場競爭優勢，結構優化是建筑設計過程中的必要手段。能夠有效的增加建筑工程質量，增加建筑的實用性和功能性，給客戶更加良好的使用體驗，促進建筑設計行業的長久發展。

1.1 結構優化在建筑設計中的意義

根據時代的發展，不斷優化建筑結構設計，可以保證建筑的使用效率，增加建筑的使用年限，賦予建筑更長的生命力，給建筑設計帶來更加廣闊的空間，通過結構優化，給使用者提供更加良好的居住環境，不僅能夠提高使用者對建筑設計的評價，還能減輕建筑設計行業目前面臨的壓力，真正實現建筑設計行業的發展目標。

1.2 建筑設計中結構優化的特點

1.2.1建筑結構優化能夠給予設計人員更加豐富的建筑設計空間，增加了建筑設計的多樣性，并充分結合當下的流行趨勢和審美標準，實現建筑美觀性的提升，給使用者帶來更加良好的視覺體驗，提高了使用者對于建筑的直觀感受。

1.2.2建筑結構優化能夠適當的降低建筑建設過程中對于周圍環境的污染，通過優化選材，利用更加綠色健康的建筑材料，不僅貼合了當下國家對于建筑工程的綠色發展要求，還能確保建筑周圍生態環境的平衡狀態。

1.2.3建筑結構優化能夠降低建筑工程的成本，增加建筑設計的經濟效益，從根本上控制建筑工程成本的流失，大大減少了資源浪費的現象，增加了原材料的使用效率，不僅有效的降低了施工成本，還給建筑設計行業發展奠定了良好的基礎。

2、高層建筑結構設計的主要問題

2.1 上部結構存在的問題

我國的很多上部結構在設計的環節內做的并不是很好，有的是因為工程師對其的重視程度不夠，有的則是因為知識技術的局限性，認知的不足，有的時候相關的技術人員在設計樓板時只是簡單的將雙向板作用按照單向板的方法進行計算，并沒有很全面的考慮到板的受力狀態，久而久之，樓板的一個方向就會因為受力過大而出現明顯的裂縫，所以務必要注意上部結構存在的問題。

2.2 工程師自身的問題

在實際建筑設計的過程當中，許多工程師并沒有對房屋建筑的場地進行地質情況的詳細現場勘察，都是根據設計單位提供的基礎資料以及以往的經驗來進行施工圖的設計，這存在著一定的盲目性和片面性。所以工程師要進行實地考察，要準確的計算出房屋主體的荷載大小，要對基礎承載能力進行準確的核算，這樣才可以保證施工后房屋的實際質量，不出現“豆腐渣”工程。

3、高層建筑結構優化設計有效策略

3.1科學合理布置建筑結構

3.1.1平面布置

在實施此項操作的過程中，應重視對布置的合理性及其和建筑結構的整體安全性間具有的關聯加以充分考量，因此，在具體對高層建筑進行獨立的單元設計時，應盡可能在確保剛度及承載力均勻、對稱的條件下，促使所實施的結構平面設計具備較高的簡單性以及規范性，以使得水平荷載作用的影響大幅度降低，減少變形問題出現的可能性，確保高層建筑結構的質量中心可以和剛度中心良好重合。同時，可導致高層建筑兩端出現振動問題的因素之一為平面的長度大小，所以，一般來講，建筑平面的長寬比也會對結構的經濟性產生較大影響 。

3.1.2豎向的合理布置

首先，應采取多種有效手段促使抗側移剛度設計具有較高的均勻性及連續性，最好可使設計從上至下循序漸進的減小，有助于最大化的減少剛度的影響，降低基于剛度過大的影響導致建筑結構出現薄弱區域的問題產生。其次，應盡可能確保豎向布置的規則性和均勻性，促使出現過大的外挑和內收狀況的可能性大幅度降低。

3.2剪力墻結構優化

首先，要科學合理選擇剪力墻結構設計方式，這就需要對高層建筑特點進行充分的考慮。一般來說，針對小于 20層的建筑，最好選擇短肢剪力墻的結構設計方式，以便減輕結構本身的重量，提升建筑的穩定性。如果建筑高于20層，則需要采用剪力墻結構設計方式，促使其受力均衡。其次，在實際設計中，還需要確保建筑剪力墻結構設計的科學性，一般來說，在高層建筑施工中，都會進行抗震設置，為了避免對其抗震性能產生不良影響，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構重量，提升建筑的可靠性與承載力。與此同時，還需要保證其結構設計與建筑墻體的承重能力、墻面剛度是相符的，進而可提升剪力墻結構的穩定性，有利于確保整體建筑物的性能。

3.3優化高層建筑抗震設計

對于高層住宅建筑結構抗震優化設計中，設計人員必須遵循相關的規定要求和設計原則，嚴格把控好設計的各個環節。在優化設計中，一定要做好建筑空間和平面設計。在平面設計中，一定要遵循建筑抗側力構件布設規則性原則，合理布局，設計多道抗震防線，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計一定要符合設計規則，盡可能的提升建筑的抗震能力，確保建筑結構的安全性和穩定性。除此之外，在高層住宅建筑結構抗震設計中，還要充分重視結構的受力情況，對建筑結構的剛度和承載力深入研究分析，在設計時一定要滿足結構構件剛度和承載力的要求，確保結構受力均勻，避免出現受力薄弱部位。同時，還要做好高層住宅建筑傳力途徑分析這一環節的工作，結合實際情況，設計科學合理的抗震方案，最大限度降低地震對住宅建筑的破壞作用，保障人員生命財產安全。

3.4建筑材料選擇優化設計

另外，建筑材料的選擇也是非常重要的環節之一，隨著國家科技的發展，已經出現了更加環保、性價比更高的建筑材料，因此，設計人員需要對建筑材料的選擇進行優化設計，在不影響建筑工程質量的基礎上，選擇更加節能、經濟、實用的材料，并根據實際情況，適當的調整建筑材料的數量，積極響應國家綠色環保的號召，增加建筑設計的環保性，最大程度地減少資源浪費現象的發生，減低建筑建設工程對于周圍環境的損害和污染，從而實現建筑建設過程的優化。

結語：

基于上述分析，我們在具體針對高層簡述實施結構優化設計的過程中，需要重視對所規定的各種相關要求加以充分考量，注重合理擇選和應用多種有效的優化設計手段，有助于提升建筑的整體質量。

參考文獻：

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