摘要：人们的生活质量以及生活水平在不断提高的同时,对于建筑物也有着更高的需求。因此建筑结构优化设计这一工作领域应运而生。而施工单位在房屋建筑设计过程中,需要进一步的改善并且有效的优化建设过程中的资源分配,从而更进一步的提高资源的利用率,同时在建筑结构设计过程中,还需要从人们的需求出发,做好建筑结构优化工作。而本文针对于如今建筑领域当中房屋建筑结构优化设计的内容,更进一步的讨论建筑结构优化设计在建筑结构设计中的具体应用。
关键词：建筑结构；优化设计；高层建筑
前言：
经济的发展、人口的增多，都在逐渐侵蚀着土地资源，人类与土地资源的矛盾日益增加。现阶段，在有限的土地资源中，对土地的科学高效利用成为首要任务。而目前，主要是通过增加楼层数加大建筑高度，来提高土地的利用率。建筑高度的增加、建筑形体的复杂多变，对建筑结构的设计提出了更高要求。为保证高层建筑安全、经济、适用及施工便捷，高层建筑设计的科学合理成为当前建筑设计领域亟待解决的重点问题。
1 高层建筑结构设计中的问题
1.1 消防结构设计问题
高层建筑装修中使用的可燃性材料相对较多，这为火灾事故的发生创造了条件。受到高层建筑自身结构特征的限制，消防在结构设计中存在一定的复杂性，消防系统的运行存在诸多阻碍； 高层建筑中随着高度的增加，其承受的风荷载随之加大，空气加速流通，一旦发生火灾，上层建筑的火势会快速蔓延，威胁人们的生命财产安全；对于高层建筑来说，在火灾发生时，电梯等设施无法正常使用，且建筑内部人员数量众多，这为人员疏散带来了困难，再加上很多消防设施的高度无法满足高层建筑需求，救援工作的开展受到阻碍，导致伤亡和损失的增大。
1.2 结构扭转问题高层建筑特别是建筑形体复杂的结构，其质量中心、刚度中心和几何中心通常存在较大的偏离，使得结构在风、地震等水平荷载作用下易产生较为明显的扭转及震动，降低结构的安全性及舒适度。所以在建筑结构设计中，要对三心进行合理把控，减少偏差的产生。
1.3 结构抗震设计问题
我国的大部分地区处在板块碰撞区域内，地震是最常出现的灾害现象，其对于建筑的破坏较为严重。目前，高层建筑结构的抗震设计中，由于设计人员重视程度不够，对地震区域历史数据研究的不充分，使其抗震性能无法满足实际结构的需求，地震发生时，建筑出现不同程度的损坏，甚至坍塌。所以在高层建筑结构设计中，应对其抗震性能进行细致研究，保证设计的规范性。
1.4 结构抗风设计问题
随着高度的增加建筑结构受到风荷载随之加大，抗风设计在高层建筑设计中尤为重要。现阶段，由于多数设计人员对当地的实际风荷载取值缺乏深入研究，致使其结构的抗风性能与实际需求产生较大偏差，在台风等极端天气下结构产生较大位移，影响结构的安全及稳定。
2 建筑结构优化设计在高层建筑设计中的应用要点
2.1 高层建筑尺度设计
高层建筑的设计体积较大，内部结构环境较为繁杂，需要做到各个环节的相互配合与帮助，因此，对于建筑设计的尺度必须做到严格把握。面对较为复杂的设计环境，尺度把握较为困难， 需要进行多方面因素的考虑。
首先，道路尺度，在进行建筑设计时，需要考虑道路的尺度，道路的尺度需要达到一定的舒适程度； 其次，大门居民出入口尺度，居民及行人通过大门进入建筑内部， 若是尺度不合理，会带该人们不满的情绪，对于建筑存在一定的排斥，因此，要求设计人员在进行大门设计时，对其进行平衡设计，寻找最适合行人通过的通道宽度均衡点；随后，需要对建筑高度尺度进行掌握，高层建筑包含建筑的顶部、中间楼体、以及基座部分，三者按照一定的比例进行设计，才能体现建筑的美以及保证建筑的质量；最后，需要关注城市发展规划，明确建筑在城市规划中所占据的尺度，与城市建设、绿化相呼应，形成整体美观艺术。
2.2 创建结构优化模型
建筑结构优化设计中，创建优化模型和完善设计方案是十分重要的内容，结构设计优化的主要任务是在诸多的变量中选择最优参数，以参数为基础建立函数模型，得出最优参数。在建立模型的过程中，设计人员应合理选择设计变量，其直接关系着模型创建的效果。且变量设计会直接对参数选择产生十分显著的影响。科学合理的计算变量能够显著减轻计算和编程的压力。再者，要确定目标函数。在确定目标函数的过程中，需明确满足函数要求的最优解，进而确定约束条件。另外，要确保结构尺寸、强度和弹塑性等均满足结构设计的基本要求。
2.3 抗震结构设计的优化
抗震结构设计的优化可以从四方面来实现，一是科学选址。高层建筑的选址需要做好前期勘察作业，了解区域的地质情况， 地壳运行状态以及地质结构特征等内容，保证结构基础的稳定性， 减小差异沉降对结构的影响。二是建立与工程实际相一致的计算模型。三是合理应用减隔震设计。在对重要建筑、超高建筑结构设计中，可通过减隔震设计来提升抗震水平。利用减隔震支座、阻尼器等设备，完善结构的横向抗震性能，延长结构的自振周期， 避免与地震灾害产生共振现象。四是选择合适的结构形式。根据建筑功能性合理选择结构形式，增强其稳定性，增大抗扭能力。
2.4 抗风结构设计优化
高层建筑由于高度较高，对风荷载的反应较为敏感，所以在高层建筑结构设计中，需要对建筑的抗风性能进行充分考虑。随着建筑高度的增加，风荷载在结构上的作用面加大，风的动力特性得以改变，使得结构的迎风面直接承受风压力作用，背风面承受风吸力作用，在这两种外荷载的作用下结构的抗侧能力若不足， 则会使结构产生较大的位移或扭转，甚至倾覆倒塌。因此在结构设计过程中应严格控制结构的抗侧刚度，使得结构不出现明显的薄弱部位，周期比、位移比、剪重比、刚重比、楼层抗剪承载力之比、层间位移角等严格按照规范要求控制，特殊工程从严要求。
3 科学进行结构设计要点
相较于高层建筑结构设计理论的发展，结构设计相对滞后。计算机技术在结构设计中的应用，有效地提高了结构设计的效率， 但在实际结构设计过程中还存在一定的约束因素，这也使建筑结构优化设计的难度较大。在当前部分结构设计时，设计人员往往觉得设计与规范要求相符，计算准确即可，但在实际工作中建筑结构设计方案一般需要根据工程施工变化而进行相应的调整。因此在实际建筑结构设计中，要求其要能够满足各种性能的要求， 以此来保证结构设计的科学性和合理性，而且建筑在后期使用过程中的安全性和稳定性也能够得到有效的保障。同时在结构设计时还要重视结构的延性特征，这样才能保证高层建筑使用过程中变形和倒塌风险降低，提高建筑对荷载的承受力。另外，针对于建筑结构形式的选择，由于钢结构和钢筋混凝土结构各有特点， 在具体选用过程中，需要考虑建筑地点的地理环境，同时还要结合建筑的实际用途，从而选择更为适宜的结构形式。虽然近年来钢结构制造水平有了大幅度的提升，但其在防火方面还存在一定的欠缺，因此在当前高层建筑结构设计过程中，通常会将钢结构与钢筋混凝土结构相结合，进一步保证结构的稳固性和安全性。
结束语：
希望通过上文的论述，设计人员能够对高层建筑结构设计中存在的问题及对应的解决措施有一个详细的了解，并随着经济和技术水平的提升，不断对这些问题予以改进，从而优化高层建筑整体性能，推动行业的进一步发展。
参考文献：
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