高层建筑结构优化设计

关键词：高层建筑;结构;优化设计

在城市化建设进一步深化的背景下，大多数农村人口均开始面向城市迁移，这在相应层面使得城市具有的人口及住房压力骤增。对此，为合理缓解上述压力，防止社会矛盾进一步恶化，各类高层建筑不断涌现。但与此同时，高层建筑在设计方面的缺陷也日益显著，对社会公众人身财产安全构成了威胁。因而，对高层建筑结构优化设计极为必要且迫切，可为公众生产、生活给予安全保障。基于此，本文对高层建筑结构优化设计进行了探讨，这是具备显著现实意义的。

一、高层建筑结构设计现有缺陷

（一）过于注重结构设计尺寸，未关注整体协调

现阶段，国内高层建筑结构的设计过于注重结构设计尺寸，未对整体的協调设计予以高度关注。通常情形下，高层建筑结构优化设计需以既定材料与结构形状为基础，对契合全部限制条件且最恰当的设计截面进行有效计算，不注重整体结构的设计优化。若仅对建筑个体加以优化，那么便难以起到对高层建筑整体结构优化的作用，大多数设计工作者仅注重上部结构设计，未对基础设计予以关注，思想理念层面具有一定的局限性。

（二）预期目标与实际相差较远

因国内高层建筑结构优化设计不具备适宜的计算机软件，故而借助现有信息技术获知的结果往往和实际不符。并且，此类建筑结构的优化设计因工作本身存在一定的特殊性，关联因素较多，若不确定条件偏多，便会阻碍结构优化设计的进行。特别是现实环境下，某些表面看似科学合理的优化设计方案，在借助相应设备检测、分析之后，也会发现存在一定的缺陷。就上述问题而言，设计工作者往往仅加设了一些结构设计，并未由根源处理问题，这就导致资源损耗情况严重，加大了成本投入，对建筑企业核心竞争力的提升极为不利。

（三）设计工作者素质具有明显差异

为确保高层建筑结构优化设计高效有质，设计工作者便需基于实情，对自身专业素质加以提升，持续吸收先进的设计知识、技能，并以可靠、真实的数据信息为支撑，对建筑结构改良耗时间诶，从而赋予设计方案较强的科学合理性。然而，就实际情况来看，目前国内高层建筑结构设计往往因过于注重理论，不具备富足的实践经验，使得优化设计效果不佳，加之部分设计工作者本身匮乏较好专业知识基础，在结构优化设计期间没有实地调研，获知可靠数据，故而使得最后的优化设计方案缺乏实质性意义。

二、高层建筑结构优化设计原则

（一）持久性和安全性

在建筑商品化发展的背景下，高层建筑已慢慢演变成用户的耐用消费品，其和其他消费品具有的本质差异即存在较长使用时间。在此情形下，高层建筑结构设计的一大基本要求即具备较强持久性和安全性。此间，对结构体系以及材料选用的时候，均应确保它们拥有较强的抗风、抗震性，且应具有在生命周期内允许维修与改造的功能。

（二）舒适性

就高层建筑的设计而言，设计工作者需对用户的舒适性予以高度关注。此间，大部分户型均应将室内空间科学、合理的分隔，且对人居热、光以及声环境需要予以关注，从而给用户带来较好使用体验，营造舒适的生产、生活环境。同时，设计工作者对现有结构优化设计期间，应对用户之后将要分隔空间的可能性予以充分思考，若最后选择对剪力墙建筑结构加以利用，那么选取大开间布置最为适宜。

（三）经济性

对高层建筑结构优化设计期间，应对建筑选址、楼层高度、平面体形等进行整体性思考，在保证高层建筑结构安全、持久性的情况下，选取经济成本最低且最为恰当的结构机制。同时，在对高层建筑构件设计期间，应严格依据规范构造要求行事，彰显节能环保性，尤其是对地基基础设计的时候，需注重设计方案的经济性，这与高层建筑建设成本密切关联。

三、高层建筑结构优化设计策略

（一）选取适宜的结构设计方案

建筑项目结构设计方案都具有多样性，选择也并不是唯一的，然而若对多项设计方案进行利用，那么便会使高层建筑建造成本与工程质量具有显著差异。因而，对此类建筑结构优化设计期间，选择具体方案时需由建筑结构整体层面入手，针对整体方案实施严谨、细致的构思，对结构与结构、结构与构件具有的关系协调处理，保证建筑结构整体安全、可靠性维持一致，有效体现结构功能。同时，需确保高层建筑结构受力更为清晰、直接，最大程度让结构平面分布对应的抗侧力刚度重心重叠、贴合。整体而言，此类建筑结构的优化设计应以契合平面质量、刚度为基础，由整体层面对结构抗震性加以强化，仅有如此方可确保优化设计科学合理。

（二）对结构尺寸设计加以优化

就高层建筑结构尺寸的优化设计来看，具体可对直接与间接优化这两大方式进行利用，先经由对方案目标函数以及变量因素实施整体分析，对所有变量之间的数学解析关系以及变量具有的约束条件深入探究，对所有影响因素有效思考，明确最适宜的优化设计方案;而后，对耗材量予以明确。此类建筑结构在优化设计期间所需的耗材量主要由构件截面尺寸大小所决定，它们之间存在正比关系。因而，若经由数学解析式对高层建筑结构尺寸进行优化设计较有难度，需对直接优化这一方式进行利用，从而对高层建筑结构合理设计。

（三）对抗震性能加以优化

切实开展该项工作时，高层建筑结构设计工作者应对平面分布、形状等对结构安全具有的影响予以充分思考，最为关键的便是此类建筑独立单元的设计，需确保平面形状简洁、具备规则，结构刚度重心应与质量重心相重叠、贴合，以此规避水平荷载影响下具有变形情况滋生。并且，若结构平面具有的长度不符标砖，易导致两端受力不平等而弱化高层建筑整体结构的稳固性，因而优化设计期间不应对无规则平面进行运用。另外，就此类建筑的缓凝土结构设计来看，也需简单、有规则，从而确保结构整体稳固、可靠。

（四）持久性的优化设计

目前，较多设计工作者在对高层建筑结构进行优化设计时，还未对持久性设计予以思考，究其根本即高层建筑结构建造结束之后，对试用阶段可能具有的外力以及环境影响因素匮乏明确认识，使得结构易被破坏，从而弱化高层建筑结构整体稳定性。对此，设计工作者实施优化设计期间，需对高层建筑整体结构的安全、可靠性与持久性予以高度关注，最大程度节约材料，缩减结构优化成本，并基于实情选取适宜的结构优化设计方案。

四、结语

此次研究先对高层建筑结构设计现有缺陷进行了分析，而后阐述了高层建筑结构优化设计原则，最后提出了具体的高层建筑结构优化设计策略，望以此为我国高层建筑结构设计质量的改善予以参考。

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