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摘要：当下的社会环境中，高层建筑越来越多，人们对建筑的需求也越来越高，想要保障高层建筑工程施工质量，就必须做好高层建筑的结构设计工作。在建筑结构设计中，结构选型作为其中比较重要的一部分设计内容，其对建筑使用功能、成本造价、效益等方面都会产生一定的影响，因此需要加大对高层建筑结构选型以及优化设计的重视，就此本文首先对高层建筑结构选型设计进行探讨，然后提出建筑结构优化设计策略，以此为结构设计人士提供有价值的参考依据。
关键词：高层建筑；结构；优化设计
引言
结构设计工作在高层建筑工程中尤为重要，为了尽可能提升高层建筑的稳定性、安全性以及抗震性能，就需要做好结构设计工作。在高层建筑结构设计工作中，需要保障设计方案的优良、计算简图和分析计算结果的合理性，并且在设计的过程中，需要将整个建筑工程的施工环节都考虑进去，方能保障整个建筑工程的施工质量以及施工效率。
1高层建筑结构设计原则分析
对于高层建筑而言，其是由多种构造相互协同而组成，不同的构造有着不同的作用效果，在具体的结构设计中要能够遵循以下原则：第一，多道防线原则。高层建筑结构设计所关注的重点之一则是安全性，因此，在具体的结构设计中要能够遵循多道防线的原则，即高层建筑因外部作用力而出现损伤，在建筑的某一构件出现损毁或故障时，其它构件仍然能够发挥支撑作用，进而有效缓解高层建筑损毁对内部人员造成的伤害。第二，刚柔并济原则。在高层建筑的结构设计中，刚性原则则要求结构设计中要能够确保整体建筑结构的刚度，刚度越大，建筑的稳定性则越强；柔性原则则要求建筑结构设计能够满足现代社会居民的审美需求。
2高层建筑结构选型设计
2.1框架结构
由梁、柱、楼板等构件组合，梁与柱刚性连接而成骨架的结构，结合建筑的使用功能来布置平面框架，其具有自重轻、整体性好、造价成本低、轴网布置灵活、空间利用率高、施工方便等优点。框架结构的弱点：抗侧移刚度小、地震作用下的水平位移大、节点应力集中现象较明显、对地基不均匀沉降较敏感、房屋高度有局限性等。根据框架结构抗震分析结果，随着高度的增加，底层柱子轴力、水平荷载产生的弯矩和侧移明显增加，而导致柱子截面面积和配筋过大，影响空间使用性和经济性，现实中框架结构在地震作用下出现非结构性损坏的案例较多，故宜采用于10层或以下房屋建筑如住宅、学校、办公楼等房屋宜采用钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度8度、设计基本地震加速度≥0.30g、且层数大于5层的房屋不宜选用钢筋混凝土框架结构；大跨度公共建筑、多层工业厂房和特殊建筑物如商场、体育馆、火车站、剧场、展览厅、飞机库、停车场等建筑宜采用钢框架结构。
2.2框架剪力墙结构
是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，在框架结构中设置适当剪力墙的结构。在整个结构体系中，剪力墙承担大部分的水平荷载，而框架主要负担竖向荷载，两者在建筑结构设计上分工明确。框架剪力墙结构一般用于建筑层高在35层以下建筑，如果布置合理，可以设置更高。其中剪力墙布置位置一般在电梯室，借助核心筒来起到对水平荷载的承受力作用，具有抗震性能良好，整体结构比较稳定的优势，相比较于框架结构，其在水平荷载力以及侧向刚度都有一定的提升，在布置上比剪力墙结构更为灵活，比较适用于10层~20之间的办公楼、教学楼等。但其中也有一定的缺陷，主要体现在该结构比较容易受到平面布置带来的约束性影响，从而使得质心和钢心两者不能重合，导致结构扭转过大，严重情况下会产生安全隐患；对于剪力墙数量应以满足位移限制值为标准，应在3道以上，将其以筒体对称的形式进行布置。
2.3剪力墙结构
是借助建筑墙体来起到竖向承重和抗侧力结构的作用，其优点是竖向承载、水平承载力比较强，能够从整体上提升其刚性和稳定性，侧向变形相对比较小，比较适用于住宅、宾馆等类型的建筑，结构高度一般为几十米到一百米之间，对于缺点，主要有结构自重比较大，对建筑的平面布置存在约束性，无法获取比较大的建筑空间，对于间距一般为3m~8m之间，通过在剪力墙上开洞口，如果洞口越大也就与框架越接近，这主要在于剪力墙布置方面以及对自身重量的控制作用。
2.4筒体结构
主要是指一个或多个筒体以竖向承重结构为主的一种高层建筑结构体系，将剪力墙布置在高层建筑中的电梯间和外围，使其形成筒体状态，这种建筑结构类型具有刚度强的特征。因建筑层数、高度以及抗震设防要求不断提升，如果采用平面框架剪力墙来构建高层建筑结构体系，无法满足建筑使用功能要求，为此可通过将剪力墙构成空间薄壁筒体，以竖向悬臂箱型梁来呈现，通过对柱子的加密设计，来起到进一步强化梁刚度要求，以此形成空间整体受力的筒体结构，其具有承受大部分水平力，空间整体作用强，具有良好抗风、抗震方面能力。
3高层建筑结构优化设计策略
3.1科学布局与选择设计方案
在高层建筑工程的结构设计环节，通常会出现结构扭转等问题，为了解决该种问题，就需要设计师在展开工作时，采取相对规则的图形作为建筑的结构设计。为了保障设计质量以及后续建筑工程施工的顺利展开，必须要保障每个设计部分的设计质量。在展开设计工作的过程中，需要考虑到建筑的稳定性，并且确保建筑结构具备对称性，避免由于建筑不对称而引发的建筑质量不过关等问题。也就是说，在实际的设计工作中，需要通过科学的技术以及手法，进行平面布局，以此提高建筑结构的稳固性以及安全性。
3.2制定合理科学抗风结构方案
考虑到高层建筑的高度问题，在工程施工过程中，就需要考虑到部分较高楼层的风荷载问题，所谓的风荷载，也可以将其称之为风的动压力。风荷载与地面高度、风压、地形等有关，由于高层建筑的高度问题，因此需要额外注意建筑所处地区的风荷载情况要保证高层建筑结构具有良好的抗风性。在展开设计工作时，设计人员无疑要考虑到高空中风压与风速对建筑物造成的影响，并且在结构设计工作中，提高建筑的抗风性能，并且尽可能地减少建筑在大风天受到的影响。另外，设计人员在对针对建筑抗风性能展开的结构设计工作中，也要考虑到当地的环境情况，根据不同的气候、温度以及风荷载情况，决定建筑结构的设计工作。
3.3科学进行结构设计
计算机技术的应用为当下的结构设计工作提供了帮助，有效提高了设计质量以及设计效率，为设计人员提供了更为便捷的设计方式。但是，在实际的结构设计工作中，仍然存在一定的约束性，很难真正意义上的简化设计流程，降低设计难度。当下部分设计人员的设计理念多停留在设计图纸是否能够满足设计规范以及建筑工程需求，并未考虑到在建筑工程施工中可能发生的变化，对设计图纸展开相应的调整。为了保障设计图纸的合理性，就必须满足建筑工程施工过程中的各项性能需求，并且将实际的施工情况考虑进去，尽可能地提高结构设计的科学性以及合理性，保障建筑后续施工与适用的安全性和稳定性。
结束语
综上所述，高层建筑结构设计工作较为繁杂，涉及的方面较多，除了在设计工作中需要考虑到建筑工程施工的可行性以及施工质量意外，还要尽可能的提高施工质量，降低施工成本，以此促进施工行业的健康发展。
参考文献：
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