高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

賈曉飛

摘要：當(dāng)前形勢下，由于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑市場的不斷發(fā)展以及人們生活質(zhì)量水平的不斷提升，使得對于建筑工程的要求越來越高。如何設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理可靠的高層住宅建筑結(jié)構(gòu)，是設(shè)計人員要面對的問題。而掌握高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，正確合理地處理結(jié)構(gòu)設(shè)計時所出現(xiàn)的問題，是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須具備的一項基本素質(zhì)。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計的時候，加強(qiáng)對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是非常重要的。由于城市進(jìn)程的不斷加快，在進(jìn)行建筑的時候，加強(qiáng)對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，是建筑中最重要的一部分。筆者主要針對于高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中的現(xiàn)狀及優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)的探究。

關(guān)鍵詞：高層住宅;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化

前言

在建筑工程中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是非常重要的，它除對建筑物性能有著重要影響之外還對建筑工程具體施工方案，整個工程的經(jīng)濟(jì)利益產(chǎn)生重要的作用。與此同時，對于每個基本構(gòu)件，設(shè)計人員也要細(xì)致重視，設(shè)計工作也要結(jié)合實際中的工程所需，從而使工程圖紙可以很好的為整個工程服務(wù)，實現(xiàn)其應(yīng)有的價值。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容

在進(jìn)行建筑工程的設(shè)計的時候，加強(qiáng)對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是非常重要的。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要就是對于建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計、對于暖氣以及通風(fēng)的設(shè)計、電氣以及給排水的設(shè)計。要想使建筑達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，就需要保證建筑設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)都需要滿足人們對于建筑提出的要求及其自身所具有的科學(xué)合理性。只有這樣才能夠保證建筑的整體水平達(dá)到相關(guān)的建筑要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了使建筑能夠更加具有科學(xué)性，就需要對于建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的承載力的極限以及正常使用中產(chǎn)生的極限進(jìn)行詳細(xì)的計算，保證其符合相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。另外，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，會因為有多種效應(yīng)同時作用在結(jié)構(gòu)上，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，對于結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的計算分析，將建筑中的各種不利的因素進(jìn)行詳細(xì)的考慮。另外，在進(jìn)行設(shè)計的時候，還要求設(shè)計者根據(jù)實際的情況，進(jìn)行建筑抗震設(shè)計。

二、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀和存在的問題

城市化進(jìn)程的不斷加快，造成城市的住房緊張，房價一路高升，迫使住宅由多層向高層發(fā)展，出現(xiàn)了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的高層住宅。高層住宅建設(shè)經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，研制出了高強(qiáng)度的建筑材料，完善了抗震結(jié)構(gòu)體系，創(chuàng)立了新的設(shè)計理論，尤其是計算機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，為高層建筑的安全設(shè)計提供了有力支持。

1） 高層住宅結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。在高層住宅的建設(shè)過程中，逐漸形成了框架剪力墻結(jié)構(gòu)或框架簡體結(jié)構(gòu)和巨型結(jié)構(gòu)。鋼則是這種結(jié)構(gòu)理想的建設(shè)材料，因為鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、抗震性好的優(yōu)點。但是全鋼的結(jié)構(gòu)造價高、耐火性差，這樣造價低、承載力強(qiáng)、材料豐富的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)便應(yīng)運而生，加之合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，增強(qiáng)了建筑的抗震性能。當(dāng)然，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在著自重大、構(gòu)件斷面尺度大的問題。因此需根據(jù)鋼和混凝土的特點，設(shè)計出更好的結(jié)構(gòu)形式，以獲得合理的經(jīng)濟(jì)效益和精良的技術(shù)。

2） 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題。工程質(zhì)量的好壞，尤其是住宅建筑的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響人們的生命安全。結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于建筑的安全、經(jīng)濟(jì)來說至關(guān)重要。但在結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存在著一系列概念、方法上的差錯，這些差錯有的是沒有理解設(shè)計方法;有的是設(shè)計人員不顧實際情況盲目套用別人的設(shè)計結(jié)果;有的則是沒能建立正確的設(shè)計結(jié)果的驗證體系。所以為保證建筑的質(zhì)量，必須加強(qiáng)設(shè)計人員管理和提升設(shè)計結(jié)果的驗收標(biāo)準(zhǔn)。

三、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化及抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化的措施

伴隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，與之相關(guān)的建材和建筑工藝也獲得飛速發(fā)展，人們對住宅的安全性和審美性提出了更高的要求，目前隨著高層住宅的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的抗震性成為設(shè)計的重要內(nèi)容。下面對高層住宅的綠色環(huán)保和抗震性等方面進(jìn)行分析以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。

1） 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化存在的問題及原因。結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化通過將有限分析技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)尺寸和形狀的控制。但在具體的應(yīng)用中仍存在著結(jié)構(gòu)優(yōu)化與理論不一致的問題，原因主要有 ： 目前高層住宅建設(shè)沒有明確規(guī)定要使用優(yōu)化設(shè)計;建筑的設(shè)計和管理體制使設(shè)計人員缺乏對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的動力;傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法無法實現(xiàn)離散變量優(yōu)化，因為建筑尺寸的大小、型鋼的型號變化都不是有規(guī)律的，不合理的分析反而會使工程的計算量急劇增加。

2） 高層住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的理念。隨著全球氣候變暖、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題的出現(xiàn)，“綠色建筑”應(yīng)運而生。“綠色建筑”是人類實現(xiàn)與自然和諧共處，享受高效、舒適生活空間的有效途徑，還可以實現(xiàn)資源節(jié)約，環(huán)境保護(hù)。它是在最大限度地保護(hù)生態(tài)平衡的基礎(chǔ)上，充分利用自然資源進(jìn)行建造的建筑，所以又稱為生態(tài)建筑、節(jié)能環(huán)保建筑。經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，建筑結(jié)構(gòu)降低了對鋼筋、混凝土等資源的使用量。這樣既保護(hù)了環(huán)境又實現(xiàn)了資源的充分利用。

3） 高層住宅抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則。合理的結(jié)構(gòu)形式對于增強(qiáng)高層住宅的抗震性有著重要作用，因為建筑物的結(jié)構(gòu)會隨著地震的發(fā)生而改變。要做到建筑結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的抗震性能，需要高層住宅的設(shè)計人員根據(jù)建筑類型和地震的級別選擇不同的結(jié)構(gòu)類型。所以在對高層住宅的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計時，首先應(yīng)綜合考慮建筑的性能，如 ： 穩(wěn)定性、承載能力、延性、剛性，對于建筑的結(jié)構(gòu)比較薄弱的部位應(yīng)加強(qiáng)抗震措施。同時在進(jìn)行抗震設(shè)計時，應(yīng)設(shè)多重防線，從而使高層住宅形成完整的抗震體系，達(dá)到良好的抗震效果。并且在處理建筑的結(jié)構(gòu)關(guān)系時，應(yīng)該有足夠的韌性，從而提高建筑的抗震能力和延性。

四、結(jié)語

目前，由于我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層住宅越來越多的出現(xiàn)在人們的視野及生活中，高層住宅作為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，其建設(shè)要求既安全環(huán)保又效益顯著。這樣住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅要縮短設(shè)計周期，充分利用建筑材料的性能，還應(yīng)把握高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，對住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能，以改善人們的生活環(huán)境，減輕城市發(fā)展的壓力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸波. 高層剪力墻住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則及措施[J]. 冶金叢刊， 2019， 004（010）：190-191.

[2]于連政. 高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)方案設(shè)計及工程應(yīng)用[D].? 2019.

[3]文濤， 陳思杭， 韋康. 試析高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計， 2018， 000（015）：858，892.

（作者單位：河北建筑工程學(xué)校）