高层建筑结构设计中应注意的问题

高层建筑结构设计中应注意的问题

张婷婷

汉嘉设计集团股份有限公司 浙江 杭州 310000

摘要：建筑结构设计是否合理直接影响高层建筑工程的安全和功能，因此，建筑结构是建筑使用的基础。高层建筑结构设计时应遵循安全与经济并行的原则，并从多个方面优化结构，在保证工程质量的基础上，降低施工成本，促使施工单位经济效益最大化。

关键词：高层建筑；结构设计；注意问题；优化建议

1.高层建筑结构设计优化的重要性与原则

1.1高层建筑结构设计优化的重要性

(1）有助于资源配置合理化。在传统建筑结构设计中存在诸多不合理之处，容易造成资源浪费，不仅会影响施工质量，还会影响施工进度。而高层建筑结构设计优化可以提高设计方案的合理性，避免工程施工后因不合理出现设计变更情况，减少资源浪费，同时可促使资源配置更加合理化。

(2）降低工程施工成本。房建工程项目施工影响因素较多，如层高、平面布置、柱网等，这些因素都会影响工程项目成本。而高层建筑结构设计优化是从建筑工程发展需求出发，即从高层建筑结构受力、布局等多方面综合分析，并融入了经济学理论，可将房建工程造价控制在合理范围内，避免资源浪费，减少施工资金支出，从而提高房建工程项目的经济效益。总之，高层建筑结构优化可达成功能价值、审美价值和经济价值平衡、统一的目标。

1.2高层建筑结构优化原则

(1）功能性原则。高层建筑的根本目的就是满足居民日常居住需求，但随着国民经济水平的提升，人们对高层建筑有了更多的要求，不仅要保证工程质量，还应具备强抗震、环保、采光好等功能。因此，在进行高层建筑结构设计优化时必须遵循功能性原则，满足多样化、个性化需求，使居民有更好的居住体验感。

(2）安全性原则。高层建筑工程最基础的两个要求就是质量与安全，所以，高层建筑结构设计必须以安全为基础原则。众所周知，高层建筑的安全与居民的生命安全息息相关，为了保证高层建筑工程的安全性，设计人员必须从多方面综合考虑，排除高层建筑结构设计中的安全隐患问题，促使高层建筑工程结构稳定。

(3）经济性原则。高层建筑结构设计会涉及多个领域，如施工工艺、技术、材料等。如果高层建筑结构设计不合理，在后续施工中极易出现设计变更情况，浪费施工资料，影响施工进度。而高层建筑结构设计优化可以使设计方案更加科学合理，再加上合适的施工工艺与技术，不仅可以保证施工质量与进度，还可以减少资源浪费，提高资源利用率，达到节能减排、提高经济效益的目标，为实现高层建筑工程建设可持续发展奠定坚实基础。

2.建筑结构设计中建筑结构设计优化流程

在高层建筑结构设计中，结构设计优化理念的应用主要包含以下几个步骤：

2.1构建结构优化模型

为了保证结构模型建立的科学性，就需要从大量的变量中选出关键的参数，结合设计规范和本项目信息，确保相关参数取值的正确性，以此完成结构模型的建立，并计算得出相应工况下的配筋数据。模型构建一般分为两部分，一是选出合适的设计变量，为模型构建奠定良好基础，并且还会对参数选择产生影响，所以说，科学地选取相关参数能够减少后期优化设计过程中反复的计算工作量；二是确定结构受力体系和模型，找出满足本项目结构设计的最优设计方案，从强度、弹塑性以及尺寸等方面确定具体的约束条件，保证约束条件处于合理范围之内，满足结构优化设计的需求。

2.2优化设计计算方案

不同约束条件、设计参数等在建筑结构优化的过程会产生一定的影响，所以，在相应的计算过程中，一定要把约束条件进行转化，只有将其转为非约束条件之后才能够确保结构设计优化过程的完成。此外，还应结合变量因素进行全面考虑，借助科学的计算方式，实现建筑结构的优化设计。

2.3分析结果

针对计算机计算的数据信息，需要经过详细分析以确定最好的优化设计方案，通过全面考虑各种阻碍因素，保证结构设计优化工作的有序进行。由于建筑施工耗费较大的人力、物力、时间等，结构优化就需要在保证质量的同时注重指标控制。建筑结构优化设计需要在经济、技术之间找到相应的平衡点，消除两者间的矛盾，并意识到技术对于经济效益的积极作用，注重先进技术的合理应用。

3.建筑结构设计注意要点

3.1建筑基础结构设计要点

建筑基础结构设计是建筑结构设计的关键环节，建筑基础设计质量直接影响着建筑总体质量，也是建筑主体结构稳定性的主控因素。基于此，在建筑基础结构设计过程中，建筑设计团队除了要总结自身团队的设计经验，还要与建筑基础施工团队保持密切联系和有效沟通，广纳建筑基础结构设计与施工方面的专业人士的建议，最终确定一个适应项目本身的基础结构设计方案。比如，近年来，建筑结构设计中对抗震墙的关注比较多，因为建筑抗震能力除了与抗震墙建筑要求有关外，还与建筑结构顶部和建筑结构底部的协调性有关。因此，在建筑结构设计过程中，除了要考虑抗震墙的建筑要求外，还要考虑建筑基础结构设计形式对抗震墙施工的影响，从而对建筑基础结构设计进行科学合理优化。

3.2建筑整体结构设计要点

建筑工程整体结构设计质量和总体结构设计水平对建筑工程结构各个方面都会产生深远影响，如建筑结构抗震能力、抗剪能力以及建筑资源消耗情况等都与建筑工程整体结构设计质量息息相关。基于此，在建筑整体结构设计过程中，要不断吸取同类型项目的设计经验，依据建筑项目设计规范要求，对建筑设计方案进行针对性技术优化。目前，我国建筑整体结构设计过程中较为常见的建筑整体结构类型主要包括建筑框架结构、建筑短肢剪力墙结构以及建筑框剪结构等。其中，建筑框架结构设计过程中对截面柱墙体结构的需求量较大，这些规模不小的截面柱结构对建筑工程内部空间利用率造成了一定影响。建筑短肢剪力墙结构既能有效提升建筑结构抗震性能，又能充分降低建筑工程材料的使用量。在这3种建筑整体结构中，建筑框剪结构的应用范围最广，建筑框剪结构的抗震性能和抗剪能力都比较突出。由此可见，无论是建筑框架结构还是建筑框剪结构都具有各自的结构优势，建筑设计从业者要根据建筑产品的用途和建筑工程实际情况，对建筑结构设计涉及的不同因素进行系统全面的分析研究，对建筑结构设计方案进行科学合理的技术优化。

3.3建筑细部结构设计优化要点

建筑结构设计技术优化还包括建筑细部结构设计优化。在建筑结构设计中的异形结构设计环节要使用多个矩形板进行拼接，继而达到提升结构受力平衡的目的。此外，运用多个矩形板拼接方式来控制结构拐角缝。与此同时，在建筑框架抗震墙设计过程中，需要使用冷轧带肋钢筋，为了便于后续现场施工作业和降低整体工程造价，在设计环节需要将冷轧带肋钢筋数量控制在合理范围内。建筑结构细部设计优化过程中，为了实现建筑细部结构设计的可视化，通常采用三维仿真模型软件进行仿真模拟，确保建筑细部结构设计的准确性。

结束语

伴随着社会经济的不断发展，高层建筑已经成为管控的重要对象，人们对于建筑的要求不只停留在其实用性、安全性，还对建筑的外观、经济性等提出了较高的要求。高层建筑结构设计优化意义重大，既能够保证建筑功能性、安全性，还能够实现资源优化配置，降低工程造价，提高经济效益。

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