高层建筑的结构优化设计探究

高层建筑的结构优化设计探究

徐辉

兰陵县城乡规划建筑设计院 山东省临沂市 277700

摘要：严格依照建设基础标准中的要求进行空间布局，是确保高层建筑建设质量的前提。因此，在进行高层建筑建设的过程中，应结合相关施工标准对高层建筑的设计结构进行不断优化。

关键词：高层建筑；结构优化；建筑设计；结构设计

引言

在房屋建筑工程项目建设中，切实做好结构优化设计极为必要，如果房屋建筑结构方面出现偏差问题，则必然会严重影响到后续房屋建筑的整体构建以及应用效果。伴随着当前房屋建筑结构复杂性的不断提升，相应结构设计难度同样也正在不断加大，极容易在多个方面出现偏差问题，而任何细微偏差问题都很可能带来不利危害和影响。基于此，在房屋建筑结构优化设计中加强重视程度至关重要，要求从多个角度入手予以严格把关控制。

1高层建筑的结构优化设计的意义

建筑结构设计的资料需求较多，设计人员应具备丰富的经验，通过创新思维，完善结构设计内容。概念设计可提升设计效率，从而获得优质的设计效果。在具体工作中，参考以往设计经验，总结归纳后获得新思路，并按照具体设计要求进行完善，从而体现出设计思路。通过此种方式能够减少结构设计的不良问题，确保方案内容合规化。但在具体应用中对于计算机的依赖度较强，很难判断结构计算的准确性，无法及时发现质量、安全隐患，属于缺少概念设计的表现。设计人员相互交流理念，能够激发出新的设计灵感，创新设计方案，以满足工程施工要求。

2高层建筑结构优化设计现状

2.1结构安全问题

与普通住宅建筑相比，高层建筑在功能性、美观性等方面具有巨大的优势，但其在抗灾能力方面较弱，导致高层建筑投入使用后，遇到台风、地震等自然灾害时受损的概率较大。因此，在进行高层建筑的结构设计时，尤其要注重其结构安全问题，结合具体情况对高层建筑的结构形式进行优化和调整，并综合考虑多个外部因素对结构组成部分的影响，通过缩尺模型实验对其进行精细化设计，以提高建筑结构的稳定性。

2.2硬件条件达不到要求

目前，在我国高层住宅建筑设计中，硬件条件仍然较差，包括施工场地、施工材料、建设单位等。在施工过程中，施工人员需要根据施工场地的自然环境进行合理规划。另外，施工人员还要尽可能选择最佳的施工场地，选用质量过关的施工材料，并且在建筑周围合理种植绿色植被。然而，建设单位往往对施工场地的选择不够重视，甚至为了追求更大的经济效益，而选择不合格的施工材料。有的建设单位违法建设，导致住宅因建设质量不合格而对住户的生命安全造成威胁。

2.3扭转问题

扭转问题是影响高层建筑抗灾害能力的主要原因之一。对于高层建筑来讲，如果建筑出现了扭转问题，其产生的不平衡表现将会随着楼层的升高而日益明显；如果扭转足够大，还可能导致高层建筑坍塌。由此可以看出，高层建筑的结构力学模型是影响建筑安全的核心因素。但从现阶段来看，随着居民审美水平的提升，传统的对称式建筑结构已经无法满足人们的审美，而建筑结构正在朝着异形化的方向转变。因此，对于高层建筑的结构设计来讲，如何能够在确保建筑结构平衡性的前提下，提升高层建筑的设计感，是设计人员当下面临的一大难题。

3高层建筑的结构优化设计要点

3.1场地选择

在建筑结构设计中，设计质量会影响后续施工质量。保证施工场地选择的适宜性，可顺利实施设计方案。在选择工程场地时可应用概念设计法，以综合考虑地形因素。不同建筑的地形条件差异大，且地形对建筑稳定性影响大。按照具体情况，优化结构设计方案，以免地形危害结构质量。此外，在应用概念设计法时，还要考虑地质因素，要求设计人员勘察施工现场，从而掌握水文地质因素。此外，深入分析抗震因素，确定抗震指标，提升建筑结构安全度。

3.2上部结构设计

在房屋建筑结构优化设计中，上部结构设计同样也是比较关键的任务，不仅关系到结构体系的稳定性，同时还关系到后续住宅项目的应用状况，要求设计人员能够结合各方面情况进行综合设计，力求提升住宅项目的居住价值。比如，在上部结构设计中除了要考虑到整个建筑结构体系的抗震性能以及承载能力外，还应该重点从户型入手，确保户型布置合理得当，将房屋建筑内部空间的作用价值发挥到最大。结合当前房屋建筑上部结构设计工作的开展，剪力墙结构的布置应用比较常见，能够较好实现对于上部结构应用价值的提升。对于上部结构中的嵌固层也需要严格把关控制，确保设计处理科学合理，避免对整个房屋建筑结构体系产生不利影响。

3.3材料选用

在建筑结构安全性设计中，材料的选用同样也是关键所在，因为不同材料的应用效果存在明显差异，在影响相应建筑结构构建的基础上，对于建筑结构体系的安全性也会产生不利影响和危害，要求设计人员能够基于不同构件进行相应建筑材料的最优选择。从现阶段建筑工程项目中常用的施工材料来看，一般主要涉及了混凝土、钢筋、焊接材料；钢筋接头、砌块和砂浆等，这些材料均和最终建筑结构体系的安全性挂钩，要求设计人员能够予以综合考虑，尽量避免产生不利影响。当然，为了增强各类材料的应用效果，除了要确保选型适宜合理外，还需要兼顾相互之间的协调性，避免出现相互矛盾和冲突问题。

3.4注重转换层结构设计

(1)建筑高度越高，其底部需要承受的压力就越大，过度层质量也会相应地增加，对转换层和刚度上下比进行调整，是需要关注的重点内容。为了提升项目建设质量，转换层的刚度与质量不能过大，在水平力的作用下，利用专业仪器设备进行空间分析，确保其层间位移角符合要求即可；(2)在选择过渡层结构的刚度与重量时，可计算出其振动模态的数目；(3)安排专业人员对转换层结构展开全方位分析，查看是否存在薄弱点，掌握具体的内力分布特点，调整构件位置，针对性地做好结构加强工作。

3.5抗震性能结构优化

高层建筑结构的抗震性能会影响建筑物的使用寿命以及使用安全，因此要想做好高层建筑的抗震设计，还需要从以下几方面入手。首先，计算各个构件的承载力，在满足构件承载力的前提下，计算出结构层的位移限值，并结合高层建筑的实际功能需求进行结构设计。其次，在进行高层建筑结构设计过程中，还应将位移控制作为提升高层建筑抗震性能的一个主要指标，站在力学的角度对建筑结构设计进行不断优化，使用定量分析和定性分析相结合的方法找出其中存在的不足，并针对这些不足制定针对性的解决方案，逐一进行修改。最后，对高层建筑结构中的隐藏部分进行专门设计，计算出结构构件的具体承载力，从而充分保证建筑结构的抗震能力。

结束语

综上所述，在房屋建筑结构设计中，因为当前结构体系更为复杂，为了达到较为理想的优化设计效果，设计人员应该重点明确相关设计标准和依据，进而围绕着房屋建筑的地基基础结构以及上部结构进行优化设计，力求更好地增强房屋建筑结构设计实效性和可靠性，消除结构方面的隐患。

参考文献

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