试述高层建筑结构设计的优化

隋良平

摘要：近年来随着我国社会经济的不断进步，建筑行业获得了飞跃式的发展，各种高层建筑层出不穷，这也对建筑的结构设计提出了更高的要求。高层建筑的结构设计要做到安全适用、技术先进、经济合理、方便施工，将现代化，科学性和合理性融入其中，在保障建筑质量的前提下，通过合理的优化手段，实现项目更好的经济效益。

关键词：高层建筑;结构设计;优化

作为现代社会的标志之一，高层建筑的建设不仅体现了城市发展的水平，它也为人们的舒适生活奠定了坚实的基础，在经济发展中发挥着至关重要的作用。然而随着高层建筑高度的不断增加，建筑的建造成本也上升的很快，尤其表现在结构设计方面。为提高高层建筑的经济效益，结构设计的优化显得尤为重要。

1存在的问题

第一，建筑方案优化不足。建筑设计人员在开展高层建筑的设计过程中，其理念很容易受到开发商等外界因素的影响，从而使高层建筑设计方案的合理性缺失。有的建筑设计人员只追求高层建筑在某些方面的前沿性，对建筑结构在整体实现上的合理性并不看重，这就会在很大程度上对高层建筑的工程造价产生浪费。就目前的发展来看，在大部分的建筑方案设计过程中，结构设计人员的参与程度和话语权较低，往往会出现建筑师一味的追求高层建筑的视觉设计效果，却忽视高层建筑本身结构的合理性和特殊性的情况，从而在设计的前期阶段就埋下了致使工程造价过分提高的种子。另外，建筑开发商对建筑使用功能的特殊要求也会导致设计方案的经济性无法落到实处。

第二，结构计算模型精细化不足。结构设计人员在进行结构设计时，为了提高设计效率，在建立计算模型的过程中往往采用简化归并原则。如果这个原则在使用过程中过分的简化归并，虽然也能够保证结构的承载力安全，但是也会导致输入的荷载偏大，结构构件尺寸偏大，进而导致后期施工图绘制过程中混凝土和钢筋的过度使用和浪费。同时，建模过程中对于模型计算参数的不同选择也会影响施工图中钢筋的配置数量，如果不优化模型计算参数，也会造成一定的浪费。

第三，对结构抗震措施的应用不合理。我国针对高层建筑的结构设计设定了一系列的法律法规，对其质量进行一定的约束，其中对结构的合理布置以及对各种构件的构造都有大量的要求。在设计的过程中，如果没有合理利用这些结构措施，会因为结构布置的不合理使得工程的经济性大打折扣，同时，不加区别的加强构造措施，也会造成不必要的浪费。

第四，追求成本最低化。有的开发商会片面的追求经济效益，在设计人员进行高层建筑设计的过程中，往往会要求将一些质量低档的建筑材料投入使用到高层建筑的施工当中，使成本得到有效控制。对高层建筑结构的各项指标也要求只要能符合设计规范的最低要求即可，因此在很大程度上使建筑物对意外风险的抵抗能力大幅度削弱。建筑材料对高层建筑质量和实用性有着至关重要的作用，低质建材的使用只会降低建筑物的使用年限，造成社会资源的浪费。

2优化措施

2.1建筑方案制定过程中要充分考虑结构概念

高層建筑方案的设计过程中，在建筑体型及高度方面应充分考虑结构工程师的意见，以便能够使结构体系更好的发挥承载作用，不至于因为建筑方案不合理，使得结构构件尺寸过于庞大，以至于建筑方案不能得到很好的实现，同时也会造成不必要的浪费。另一方面，对于开发商对建筑功能的特殊要求，应通过结构计算寻找合理的布置和解决方案，有些特殊的使用要求，比如对空间的特殊要求，会对工程造价产生较大的影响。

2.2重视结构计算模型的精细化建立

在开展高层建筑结构计算的过程中，首先要选取合理高效的结构形式，其次要保证计算模型的正确建立，对构件尺寸及荷载都要进行精细化的输入，这是保证计算准确的前提。同时应合理选取计算软件的各种设计参数，包括结构体系、抗震等级、设计假定以及各种提高或折减系数，使其符合相关规范的规定，进而保证计算结果的准确性。在得出计算结果后，应利用计算结果对结构方案的合理性进行有效的优化，进而提高工程项目的经济性。

2.3采取准确合理的结构措施

抗震性能是现代化高层建筑的重要指标之一，在通常情况下，通过合理的结构布置和相应的构造措施能够使结构的抗震性能得到有效保证。设计人员在进行抗震设计的过程中，要特别重视结构抗震构造措施的选用，如在复杂的结构当中增设防震缝，以消除复杂体型对抗震的不利影响;对抗震墙之间楼盖的长宽比加以控制，从而使抗震性能得到有效提高。同时，在高层建筑的设计过程中，工程师必须高度重视各种构造措施的选用，合理的构造措施是保证结构安全和经济性的关键。

2.4合理的选择建筑材料

高层建筑的建设成本较高，如果能合理的选取质量较好的建筑材料，就可以尽可能的延长建筑的使用年限，同时能大量减少后期维修的工作量，有效的节省社会资源。高层建筑结构设计还应当重视对细节方面考虑。例如，在进行楼板设计时，对异形板的边角应进行加强设计，从而避免此类楼板在使用过程中裂纹的产生;窗台边角处也应采取防裂的措施，以免因裂纹的产生而引起雨水渗漏。

3结束语

综上所述，高层建筑结构设计的优化，可以很好的提高高层建筑的经济性和社会效益，随着我国高层建筑的大量建设，结构设计的优化工作显得尤为重要。结构设计人员应依照安全适用、技术先进、经济合理的原则进行高层建筑结构的设计工作，从而更好的满足人们日益增长的对优质生活环境的需求。