高层建筑结构优化设计中的问题与对策分析

高层建筑结构优化设计中的问题与对策分析

杨茂华

深圳市清华苑建筑与规划设计研究有限公司 518054

摘要：在我国快速发展过程中，经济在迅猛发展，社会在不断进步，和多层建筑相比，高层建筑最为显著的特征就是垂直方向受到的载荷量大，水平载荷则来自于风力的作用面积。高层建筑在建筑结构设计中出现问题，会导致高层建筑出现侧移等质量问题的发生，影响建筑的安全性。本文对高层建筑设计的主要特征和原则进行分析，梳理出高层建筑结构设计存在的问题，主要包括抗风设计、抗震设计、消防方面、扭转方面以及超高和受力问题领域存在的问题。高层建筑结构设计存在的问题需要制定以下的优化措施，包括优化抗风荷载作用，提升抗震设计水平，提升消防设计能力，合理设计建筑平面以及优选建筑结构设计方案，以此提升高层建筑结构设计的水平和质量。

关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策

引言

我国改革开放之后，我国经济水平显著提升，人们对于自身的生活质量要求更高，房屋作为人们日常生活的一个重要场所，受到广大人民群众的关注。现阶段，城市人口数量的增多，但是土地较为稀少，合理利用土地已经成了地产开发商重点关注的问题。在城市内部大量开发高层建筑，可以拓展城市的上层空间，而且还能够为居民带来更多的居住空间。但是国内的房屋建设技术与发达国家还有一定的距离，如何缩短与发达国家的差距，这就需要现在的房屋建筑设计师强化对建筑结构内部空间的优化设计。

1高层建筑结构设计存在的问题

1.1细节处理缺乏严谨性

在房屋建筑结构设计的过程中，相关设计人员需要对其中的细节加强重视。采用严谨的态度，完成对房屋建筑工程细微部位的设计，从而把握房屋建筑结构设计过程中的细节问题。因为这些细节问题不仅会对建筑功能产生影响，还会对建筑的安全性产生影响，所以相关设计人员需要加强重视，例如，在开展设计工作的过程中，一些工作人员在设计过程中缺乏严谨性导致预埋件与房屋建筑工程的整体结构、房屋建筑工程的施工安装相冲突，同时也使房屋建筑工程的建筑质量受到严重影响。

1.2抗震设计存在的问题

地震设计是影响高层建筑设计的一个难点因素，由于我国不同地区的建筑会受到的地震等自然灾害影响的频率和概率以及等级都会存在较大的差异，因此不同地区在进行抗震设计的时候考虑到的地震等自然不可抗力的影响因素也是不同的。一些设计工作人员在设计中不能对设计对象的地区地震数据进行分析总结，在高层建筑的设计中满足不了抗震设防的烈度，这样就会导致高层建筑的设计不符合抗震设计的需求。

1.3房屋建筑结构设计方案中的问题

在房屋建筑结构设计的过程中，设计人员需要以房屋建筑工程规划、勘察等为重要依据，按照正确的规范和流程进行设计，例如：房屋建筑设计方案中的一些具体标识缺乏规范性和标准性，在具体施工中会使相关施工人员造成误解，从而影响到设计方案的正确实施，进而给工程建筑结构整体质量造成损害，影响到房屋建筑的价值。

2高层建筑结构优化设计中的问题的对策分析

2.1地基基础的优化设计

地基基础在当前房屋建设中也起着比较重要的作用，地基设计对于房屋内部的功能和形态影响都较大，不同类型的建筑物形态及不同功能的建筑物对地基的要求标准也有很大的差异。地基是否牢固会影响到建筑物内部整体的安全性，因此在地基的设计上，按照相应的标准和操作来执行，在构造设计期间，还要进行全方位的管控，在桩基项目施工时，要确定相应的参数，掌握好桩基的直径和高度，这样才能够进一步实现地基基础工作方案的不断优化，因此建设公司还要加强对地基建设的资金、技术的投入。

2.2对优化模型进行合理建立

在开展建筑结构设计优化工作的过程中，结构优化设计模型及计算方案是极为重要的。所谓结构设计优化，即是从众多变量中选择较为关键的参数，之后结合这些参数建立函数模型，并计算出最优解。通常情况下，对模型的构建可分为以下几部分。首先，设计人员需要对设计变量进行合理选择，设计变量不但对模型的构建起着至关重要的作用，同时也关系着对参数的选择，设计人员通过对模型的设计变量进行科学计算，计算编程的工作量也会得到有效地降低。其次便是对目标函数的明确，在这一过程中，设计人员需找到能满足函数条件的最优解，之后还需对约束条件进行合理确定，其中就包括应力、强度以及尺寸等数据条件。在落实建筑结构设计优化工作的过程中，设计人员需确保这些约束条件可达到施工标准及规定，这样设计的相关需求也能得到有效的满足。

2.3优化工作技术，减少建筑结构的误差

建筑结构中往往会出现一些小问题，比如墙面与柱子出现错位现象，又或者是承重板的稳定度不够高，为减少建筑结构中的小误差，相关部门可以通过优化设备技术来解决相应的问题。对于建筑结构出现错位的问题，可以通过优化机器设备技术来解决，在同等的测量环境中，激光水平仪的精准度要大于普通的水平仪，在进行一些细致的建筑结构测量时，可以采取激光水平仪来进行测量。而对于结构设计中的水平校准，相关人员也可以通过优化技术来提高工作的精准度，例如使用自动测微仪来代替水注测微仪能够很大程度地提升工作效率，减少调整仪器的时间，并且在精度方面也有很大地提升。以某工地测量仪器数据对比分析来看，激光水平仪的测量数据与图纸数据偏差了1.1mm，而使用普通的水平仪，得出的数据与图纸数据偏差了整整4mm，足以看出优化工作的机械技术对减少建筑结构的误差起到至关重要的作用。

2.4房屋建筑结构设计的整体优化技术

在房屋建筑结构设计优化的过程中，要能够充分把握整体与局部之间的关系，使房屋建筑的整体结构同局部结构相互融合、融为一体。房屋建筑局部结构的优化设计需要根据具体情况进行，如屋顶的防漏、遮阳功能，屋顶水系统等。设计人员需要总结每一项工程项目的设计经验，使建筑局部结构设计得到优化，有效减少房屋建筑工程的成本。另外，设计人员还需要采用科学严谨的态度对建筑工程现场进行勘察，充分了解建筑现场施工条件，从而得出合理的房屋建筑结构设计优化方案。例如：对建筑工程现场进行勘察，能够选择出满足房屋建筑结构设计的材料，从而更好地完成对建筑材料的采购；在房屋建筑工程施工的过程中遇到较为复杂的施工情况，设计人员能够充分利用施工现场整体环境，设计出更为可行的施工方案，从而更好地减少施工成本，为建筑企业带来更大的经济效益。

2.5对房屋建筑外形和截面进行优化

建筑行业随着经济发展和社会进步逐步有了更高标准的要求，这也促使建筑结构设计要不断优化和创新，既实现安全、质量等基础性要求，同时要满足大众对建筑的多元化需求，在视觉和审美上提高价值。即注重对建筑外形结构的设计优化，同时调整内部的结构和形状，在建筑整体结构上达到更优质的表现，促使房屋建筑结构发挥更大价值；在实际优化设计中要以建筑物现实情况为基础，明确具体的标准要求，在确定初步设计方案后再与各个方面的因素结合，借助建筑结构外形优化设计方法对其进行修改。

结语

可以看出，影响高层建筑结构设计的因素是多样的，任何一个环节出现的设计错误或者是设计的不合理都会对高层建筑的整体结构性能质量产生影响。本文基于高层建筑设计的主要特征和原则出发，梳理出高层建筑结构设计存在的问题，制定出具体的优化措施，包括优化抗风荷载作用，提升抗震设计水平，提升消防设计能力，合理设计建筑平面以及优选建筑结构设计方案，以此提升高层建筑结构设计的水平和质量。通过优化高层建筑的设计质量，提升高层建筑的安全性，促进我国高层建筑设计水平和建筑施工质量的提升。

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