高層建筑結構設計存在的問題及優化措施分析

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近年來，我國經濟水平的快速發展，同時也推動了建筑行業的進程。為能時應當到當前時代的發展，有效緩解到用地緊張的問題，建筑的發展方向也逐漸轉換成了高層建筑的模式。主體結構是高層建筑中里要的組成部分，在其中擔任著重要的作用，但其的工程工序較多，容易受到外界因素的影響。

1 高層建筑結構設計中的常見問題

1.1 扭轉問題

建筑“三心”主要指建筑結構的幾何形心、結構重心及剛度中心，“三心合一”時，建筑結構的穩定性最強。然而由于受到地基形狀與建筑功能要求等因素的影響，在許多情況下，建筑體型是不規則的，設計中也難以實現“三心合一”，致使建筑結構出現扭轉問題，進而影響建筑結構的穩定性。

1.2 抗風問題

因為高層建筑的樓層較多并且高度較高，所以，相對其他建筑，高層建筑更容易改變風的流動性與空氣的動力效應。由于建筑的剛架結構以及玻璃幕墻等柔性結構的剛度較小，在風荷載較大的情況下，很容易破壞建筑物的墻體、裝飾結構及支撐結構，降低建筑物的穩定性。因此，進行高層建筑結構設計時，需要對結構進行抗風設計，防止建筑物受自然因素的影響而存在隱患[1]。

1.3 抗震問題

高層建筑抗震結構設計一直以來都是建筑結構設計中的一個難點。因為地震屬于自然因素，而每個地區的抗震設防烈度不同，計算得出的數據也并不是所有地區都適用，并且計算地震結構設計數據時，存在許多不確定性因素，加之一些設計人員的靈活性不足，不能很好地完善抗震結構設計。

2 房屋結構優化設計的策略研究

2.1 科學構建房屋建筑設計的模型

在具體的房屋結構設計優化中，需要精準科學化的對房主建筑結構進行模型建構。首先，就是需要科學選擇變量。變量就是在房屋建筑設計中可以用來進一步優化的參數值，通常而言在設計優化前需要整體性分析建筑結構的各項性能，認真了解需要優化的內容點以及關鍵點，從而對整體的設計方案能有全面的掌握認識，同時也要考慮建筑建設中其他因素的影響。從具體的結構優化環節來看，特別是相關工程涉及到的細節參數，需要作為優化的理論依據，在選擇最佳方案時在其中做合理的取舍，參考房屋工程建設的參數，明確數據目標，最大限度降低對建筑的直接性影響，同時降低設計優化所帶來的偏差；然后是科學化選擇優化函數，在以實用性跟穩定性的前提下，既要做好成本控制，同時對房屋整體結構、尺寸、用料等進行合理選擇，保障穩定，再結合具體施工的條件，最終合理施工[2]。

2.2 結構計算模式的優化研究

由于房屋建筑結構設計的優化設計內容繁多，需要考慮的細節點具有一定難度，具有系統性與復雜性要求，所以為了保障數據的各方面科學完整，需要對相關數據參數進行匯總，同時基于科學計算要求，利用計算機系統對相關數據進行科學化整理與分析計算。在具體建造結構的設計過程中，需要對各種建造的數據進行計算處理，處理的結構需要進行綜合性研究與分析，并努力對結果數據進行調整優化，確保優化的數據不會對設計構成影響，也不會帶來額外的約束條件。同時，為了更好地滿足房屋設計工作的實際要求，在設計優化中，通常會采取多種建筑機構的設計運算系統，這樣對同一個數據進行更加精準化處理，為后續的參數優化提供更加精準的理論參考。同時在數據優化計算中還會對不同計算方法和模式的優點缺點加以分析，以最符合建筑結構設計要求的計算模式為最佳，同時保障設計優化的合理性與實用性，提高建筑結構的設計優化效果。

2.3 提高建筑抗風荷載作用的能力

為了使高層建筑抗風構件與結構設計的牢固性符合要求，對高層建筑結構進行抗風設計時，必須充分做好以下工作：①優化基礎，只有高層建筑的基礎部分穩定性較強，才能保證高層建筑上部分結構的穩固性。因此，明確混凝土的級配標準成為高層建筑基礎設計最基本的工作。應盡可能購買高級配的砂石，增加基礎持力層厚度，加設抗拔的錨桿構件，加強基礎的牢固性。②通過改變建筑的輪廓設計、投影面積和高度，改變區域建筑布局，以及種植綠植等改變風荷載的強度和方向等，削弱風荷載對建筑的作用[3]。

2.4 重視抗震設計

為滿足高層建筑結構的抗震要求，可以采取以下3 方面的措施：首先是針對高層建筑的結構特點合理布置抗側力構件，合理布置高層建筑內部水平方向的構件，在水平方向形成應力分布系統，提高高層建筑結構受力的連續性和均勻性。其次是提高地基的抗震能力。可以通過加深高層建筑樁基深度，從而提高建筑的抗傾覆能力和基礎的穩定性。最后是優化建筑的承重結構，采用框架剪力墻結構。在地震災害中，剪力墻可以吸收下部結構傳遞的地震能量而先被破壞，框架結構繼續支撐上部結構，形成了抵御地震作用的二道防線，可以有效降低高層建筑損毀程度[4]。另外，高層建筑內部還需要適當提高墻體與樓板的剛度，從而有效避免建筑位移問題。

3 結語

由上可知，在高層建筑建設過程中為能有效確保到建筑的質量，應當依據工程的實際情況，對其中的設計方案迚行不斷的優化以及完善，才能有效確保到巡程的順利完工，為我國建筑行業的發展奠定良好的基礎。