莫盛浩1 陈隽昕2
1.中国联合工程有限公司 310052
2.2.杭州市勘测设计研究院有限公司 310012
摘要：在高层建筑设计当中，建筑结构设计方法直接影响着设计的效果，影响着高层建筑的结构变化。但是建筑结构设计对于设计人员的要求是非常严格的，专业性、经验、实践性等方面都有着一定的要求。而且必须保证建筑结构设计满足安全、经济、美观、方便以及适用性广等多个方面的需求，以此来优化建筑结构，促进建筑结构建设水平的高效提升。本文基于高层建筑结构设计，对建筑结构设计方法的优化进行了具体地探析，重点在于保证建筑结构施工质量的同时，降低成本，提升经济效益。
关键词：高层建筑结构设计；建筑结构设计；优化方法
中图分类号：TU318 文献标识码：A
1 引言
随着我国现代化建设的不断推进以及城市的不断扩建，高层建筑越来越为人们所青睐。但是由于高层建筑自身存在的一些特殊性，导致高层建筑在施工和设计时具有相当的难度和挑战性。为了进一步优化这些问题，寻求更加合理的高层建筑结构设计和施工方案，本人再次探讨高层建筑结构的优化设计问题，并且根据相关的问题给出对策，为进一步促进我国建筑领域发展做出贡献。
2 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。
3 建筑结构设计期间的常见问题
3.1 设计人员专业素质问题
设计师的职业道德、职业操守也影响工程的建筑质量。部分建筑设计师凭感觉进行设计，不熟悉相关设计标准和规范，对结构设计的理解不足，与结构设计师缺乏沟通，出现一些问题；而一些结构设计师，缺乏设计经验和能力，没有考虑建筑的受力特性、地质特性和环境因素，盲目照搬、直接借鉴他人的设计成果。也有部分设计师思想保守，缺乏创新，作品陈旧，甚至沿用一些淘汰或废弃的构架，导致房屋安全性、功能性、观赏性下降。设计师的责任感差，不能保证建筑项目的设计质量，也影响着建筑的整体效果。
3.2 超高问题
高层建筑，顾名思义就是楼层高度相对普通楼盘要高出很多，总体高度在24~100m之间。高层建筑在功能和美观上都更受人们的欢迎，但是在抵抗自然灾害上，高层建筑的问超高题则被进一步放大。在面对台风，火灾，地震等灾害的时候，高层建筑更容易发生坍塌问题，因此，安全问题是高层建筑最为人所关注的一点。在对高层建筑进行设计时，设计时除了要考虑到建筑的美观，实用性以外，考虑最多的还是建筑的安全问题。而由于高层建筑工程让庞大建筑整体结构复杂，安全问题即便在设计初期便开始考虑，到实际施工中，仍有很多的变数需要设计师和工程师去面对。并且很多高层建筑在开工之后会根据设计方的要求再进行改动，这是如果在对建筑进行重新规划的话，那么很容易遗漏某些安全领域的问题，从而造成安全隐患。
3.3 钢筋混凝土结构问题
在高层建筑施工建设中，主要利用的是钢筋混凝土结构，这一结构具有良好的经济效益，而且可以从多种渠道获得建筑使用原料，施工人员可以使用钢筋混凝土完成各类复杂断面的浇筑和结构施工，而且，此类建筑结构还具有良好的耐火性能及抗震效果，但是高层建筑钢筋混凝土结构中经常会出现较大断面的构件，因此设计人员要引起相应的注意。中国很多高层建筑会使用到钢筋混凝土结构，在高层建筑结构设计中，设计人员需要对钢筋混凝土结构的承载力以及建筑平立面的外形尺寸进行合理把握。就目前来看，一些设计人员在钢筋混凝土结构的承重力设计方面考虑不周全，比如在设计中进行对规则结构准则作出了要求，但是并没有进行定量分析，也没有针对高层建筑中的不规则结构进行特殊考虑。所以在高层建筑项目建设中，如果要采用此类结构，则需要对上述问题进行考虑。
3.4 不注重结构缝设计
房屋设计要综合考虑各种影响因素。高层建筑设计要全面考虑结构的安全问题，一些人士对结构缝不够重视，也是造成房屋质量的主要成因。要对建筑物的受力状况、混凝土施工状况、地基不均匀沉降等进行全面分析，把握好各相关的问题，做好结构缝设计工作。结构缝设置不合理，会影响建筑的强度、刚度、稳定性，导致建筑物出现开裂、沉降等质量问题。
3.5 扭转问题
在建筑领域，扭转问题是非常关键和核心的一个问题，在世界范围内都受到了普遍的关注和研究。高层建筑对扭转设计直接关乎到高层建筑地理自然灾害的能力，尤其是在面对台风和地震时，建筑的扭转问题直接关乎到建筑的安全性。建筑在进行设计和施工时，因为某些不可抗的因素难免的会出现建筑的不平衡，不对称。
在低层建筑中，这种不平衡，不对称可以被忽略不计，而在高层建筑中，这种不对称、不平衡则可能会酿成灾难性的后果。高层建筑中楼体的平衡关系以及力学构架是整个扭转问题产生和解决的核心。随着人们的物质生活水平发展以及审美需求的提高，单一的完全对称性建筑已经不能够再满足人们对建筑的期盼，更加多元化的高层建筑受到人们的追捧，这为设计师的工作带来了更大的挑战性和难度。一方面设计师要保证楼盘设计整体的安全性和抵抗自然灾害的能力，另一方面又要考虑到楼盘的艺术价值。
4 高层建筑结构优化设计的方法
4.1 综合性能的满足
在高层建筑结构设计中，设计人员要能够考虑到高层建筑的综合性能，只有满足建筑的综合性能，所开展的结构设计工作才有意义。具体而言，综合性能满足视角下的高层建筑结构设计中应该考虑到以下几个方面的内容：第一，确保建筑结构的延性设计的合理性，这一方面考虑主要是针对高层建筑长期使用中的变形问题，尤其是在地震、大风等巨大外力作用下的变形，确保延性设计的合理性，则能够使高层建筑有效应对巨大外力作用下说发生的变形问题。第二，确保高层建筑的水平荷载力。由于高层建筑的特殊性，其受到水平方向荷载力的影响较为明显，如大风，为此，设计人员在设计工作中必须确保高层建筑具有良好的水平荷载力。第三，确保高层建筑安全性，在高层建筑结构设计中，要能够坚持以人为本的理念，比如，逃生通道的合理设计，确保建筑在出现火灾、地震等情况时，建筑内人员能够尽快逃离，将此类灾害的负面影响降到最低。
4.2 对建筑结构上部的优化
在建筑结构设计当中刚度，强度与抗震性地都是要重点考虑的问题，剪力墙结构在这方面发挥了比较重要的作用，并且实现了广泛地应用。因此，在高层建筑结构优化设计中要利用好剪力墙结构，减少事故发生的可能性，尤其是在自然灾害方面所取得的作用更加地明显，极大地稳定了人心，给人们提供了安全的居住环境。此外，在结构设计优化方法当中如何对剪力墙进行科学地设计是关键的一部分，要保证剪力墙的重量可以均匀地分布，并且所有楼层的结构重点以及平面的刚度等都要保持一致性。而且在结构设计的过程中，还需要对剪力墙的程中如何，剪力墙的水平方向等问题进行重视，对平衡与纵向之间的角度平衡性问题进行考虑，但如果在施工过程中出现了比较特殊的情况，导致剪力墙的承受能力降低，致使剪力墙的延展性不够，根据工程项目的实际情况对相关数据进行科学地计算，更好地满足工程项目的实际需求，尽最大可能地降低自然环境对于高层建筑的不良影响。
4.3 结合相关参数进行结构设计优化
具体而言，在结构设计优化时，可建立相关函数模型，以提高结构设计优化的有效性。对于钢结构的优化设计，可通过函数模型中分析其截面尺寸等参数，从而实现对钢结构施工成本的控制。此外，对于结构的稳定性和耐久性，设计人员可从房屋的尺寸、结构的牢固性等多方面加以考虑，从而实现设计优化。与此同时，设计单位应加强现代计算机技术在高层建筑结构设计优化工作中的有效应用。计算机技术在结构优化设计工作中，具有较多的优势，但同时也存在一定的缺陷，如存在无法对多方面的主客观因素进行充分考虑，人性化水平需进一步提高等问题。
4.4 科学设计结构缝
高层建筑结构间隙的设计是房屋的重点，结构间隙设计水平的提高可以保证房屋的强度，刚度和稳定性，增加房屋的空间。因此，必须结合自然条件，地理因素和施工技术来设计合理的结构间隙，使房屋的安全性得到改善。以质量为基础，提高综合实力，确保设计效果。在当前的设计运营中，公司必须确保房屋质量并提高设计结构缝的能力，以有效地确保房屋的稳定性并避免房屋建设项目的崩溃。相关设计师应以现场为基础，在项目现场查看各种深入的数据，进行相关的调查和分析，并在拥有大量建筑物的前提下捕获建筑物的布局并设计结构节点。例如，当前，在家里有许多铸造砖的应用。在设计时，有必要充分考虑浇筑过程中钢筋混凝土应力的问题，并分析就地浇铸砖的应变，以便可以充分了解就地浇筑砖的设计条件。根据项目的具体过程，合理使用材料，控制有利的建筑条件以及进一步提高建筑结构的承载力，有必要不断选择铸造砖的设计思想，以明确目标。
4.5 边柱节点设计
随着城镇化建设的不断加快，不论是民用建筑还是工用建筑，大部分都是以高层或多层的形式出现，也正是因为建筑工程高度的增多，才使得建筑工程的内部结构压力逐步增加。边柱节点的设计在建筑工程的框架结构设计中始终都属于比较繁杂的一项设计工作，尤其是对高层建筑的框架结构中顶层风荷载力的设计。在大多数的高层建筑的最顶端，都会出现房柱偏离中心的现象，从而致使高层建筑的最顶层的边柱节点偏离中心只有0.5倍的柱截面高度。一旦出现此类问题，相关人员就需要结合着建筑工程的实际情况进行整改。通常情况下，在高层建筑的顶层框架中，必须要有两根以上的柱与梁，并且要求柱的宽度要远超于梁的宽度。对此，框架结构的设计人员在进行实际的建筑框架设计时，要将主钢筋塞入到建筑内部的边柱柱角中，另外，还需要结合着建筑工程的施工情况进行整改与完善，值得注意的是，一定要切合实际。
5 结束语
综上所述，高层建筑结构合理设计有着重要的意义，为此，在具体的结构设计中要能够坚持一定的设计原则，并明确设计要点，然后从多个层面入手做好相应的设计工作，以此充分体现高层建筑的实际功能。
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