試述高層建筑結構設計的優化

隋良平

摘要：近年來隨著我國社會經濟的不斷進步，建筑行業獲得了飛躍式的發展，各種高層建筑層出不窮，這也對建筑的結構設計提出了更高的要求。高層建筑的結構設計要做到安全適用、技術先進、經濟合理、方便施工，將現代化，科學性和合理性融入其中，在保障建筑質量的前提下，通過合理的優化手段，實現項目更好的經濟效益。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;優化

作為現代社會的標志之一，高層建筑的建設不僅體現了城市發展的水平，它也為人們的舒適生活奠定了堅實的基礎，在經濟發展中發揮著至關重要的作用。然而隨著高層建筑高度的不斷增加，建筑的建造成本也上升的很快，尤其表現在結構設計方面。為提高高層建筑的經濟效益，結構設計的優化顯得尤為重要。

1存在的問題

第一，建筑方案優化不足。建筑設計人員在開展高層建筑的設計過程中，其理念很容易受到開發商等外界因素的影響，從而使高層建筑設計方案的合理性缺失。有的建筑設計人員只追求高層建筑在某些方面的前沿性，對建筑結構在整體實現上的合理性并不看重，這就會在很大程度上對高層建筑的工程造價產生浪費。就目前的發展來看，在大部分的建筑方案設計過程中，結構設計人員的參與程度和話語權較低，往往會出現建筑師一味的追求高層建筑的視覺設計效果，卻忽視高層建筑本身結構的合理性和特殊性的情況，從而在設計的前期階段就埋下了致使工程造價過分提高的種子。另外，建筑開發商對建筑使用功能的特殊要求也會導致設計方案的經濟性無法落到實處。

第二，結構計算模型精細化不足。結構設計人員在進行結構設計時，為了提高設計效率，在建立計算模型的過程中往往采用簡化歸并原則。如果這個原則在使用過程中過分的簡化歸并，雖然也能夠保證結構的承載力安全，但是也會導致輸入的荷載偏大，結構構件尺寸偏大，進而導致后期施工圖繪制過程中混凝土和鋼筋的過度使用和浪費。同時，建模過程中對于模型計算參數的不同選擇也會影響施工圖中鋼筋的配置數量，如果不優化模型計算參數，也會造成一定的浪費。

第三，對結構抗震措施的應用不合理。我國針對高層建筑的結構設計設定了一系列的法律法規，對其質量進行一定的約束，其中對結構的合理布置以及對各種構件的構造都有大量的要求。在設計的過程中，如果沒有合理利用這些結構措施，會因為結構布置的不合理使得工程的經濟性大打折扣，同時，不加區別的加強構造措施，也會造成不必要的浪費。

第四，追求成本最低化。有的開發商會片面的追求經濟效益，在設計人員進行高層建筑設計的過程中，往往會要求將一些質量低檔的建筑材料投入使用到高層建筑的施工當中，使成本得到有效控制。對高層建筑結構的各項指標也要求只要能符合設計規范的最低要求即可，因此在很大程度上使建筑物對意外風險的抵抗能力大幅度削弱。建筑材料對高層建筑質量和實用性有著至關重要的作用，低質建材的使用只會降低建筑物的使用年限，造成社會資源的浪費。

2優化措施

2.1建筑方案制定過程中要充分考慮結構概念

高層建筑方案的設計過程中，在建筑體型及高度方面應充分考慮結構工程師的意見，以便能夠使結構體系更好的發揮承載作用，不至于因為建筑方案不合理，使得結構構件尺寸過于龐大，以至于建筑方案不能得到很好的實現，同時也會造成不必要的浪費。另一方面，對于開發商對建筑功能的特殊要求，應通過結構計算尋找合理的布置和解決方案，有些特殊的使用要求，比如對空間的特殊要求，會對工程造價產生較大的影響。

2.2重視結構計算模型的精細化建立

在開展高層建筑結構計算的過程中，首先要選取合理高效的結構形式，其次要保證計算模型的正確建立，對構件尺寸及荷載都要進行精細化的輸入，這是保證計算準確的前提。同時應合理選取計算軟件的各種設計參數，包括結構體系、抗震等級、設計假定以及各種提高或折減系數，使其符合相關規范的規定，進而保證計算結果的準確性。在得出計算結果后，應利用計算結果對結構方案的合理性進行有效的優化，進而提高工程項目的經濟性。

2.3采取準確合理的結構措施

抗震性能是現代化高層建筑的重要指標之一，在通常情況下，通過合理的結構布置和相應的構造措施能夠使結構的抗震性能得到有效保證。設計人員在進行抗震設計的過程中，要特別重視結構抗震構造措施的選用，如在復雜的結構當中增設防震縫，以消除復雜體型對抗震的不利影響;對抗震墻之間樓蓋的長寬比加以控制，從而使抗震性能得到有效提高。同時，在高層建筑的設計過程中，工程師必須高度重視各種構造措施的選用，合理的構造措施是保證結構安全和經濟性的關鍵。

2.4合理的選擇建筑材料

高層建筑的建設成本較高，如果能合理的選取質量較好的建筑材料，就可以盡可能的延長建筑的使用年限，同時能大量減少后期維修的工作量，有效的節省社會資源。高層建筑結構設計還應當重視對細節方面考慮。例如，在進行樓板設計時，對異形板的邊角應進行加強設計，從而避免此類樓板在使用過程中裂紋的產生;窗臺邊角處也應采取防裂的措施，以免因裂紋的產生而引起雨水滲漏。

3結束語

綜上所述，高層建筑結構設計的優化，可以很好的提高高層建筑的經濟性和社會效益，隨著我國高層建筑的大量建設，結構設計的優化工作顯得尤為重要。結構設計人員應依照安全適用、技術先進、經濟合理的原則進行高層建筑結構的設計工作，從而更好的滿足人們日益增長的對優質生活環境的需求。