高层建筑结构优化设计中的问题与对策

高层建筑结构优化设计中的问题与对策

毛平

511322199410065031  中国建筑第二工程局有限公司四川分公司

摘要：近些年来，我国社会发展迅速，伴随着城市化建设脚步的不断加快，各大城市中超高层建筑的建设数量不断增加。但在高层建筑建设时，假如一味的运用传统的结构设计方案，就无法满足当前时代对于设计的要求，再加上建筑使用功能和类型有所不同，在结构体系方面也呈现出多样化的趋势。所以，一定要结合实际情况来对结构设计问题进行良好的探讨，保障结构设计更加科学合理，让企业获取经济利益，在无形当中推动整个建筑行业得到良好发展。

关键词：高层建筑；结构优化设计；问题对策

引言

随着时代的不断发展，城市化进程持续加快，城市中的土地资源有限，要求增加高层建筑的数量，其不仅能够对居住问题进行有效解决，同时内容能够给对城市中有限的土地资源进行充分利用。高层建筑工程的实际建设中，需要使用到钢筋混凝土建筑结构，需要对钢混结构进行合理应用，强化提升其抗风、抗震的作用，确保高层建筑工程的使用质量。

1高层建筑结构设计的特点和原则

1.1高层建筑结构设计的特点

（1）高层建筑相比普通建筑的楼层高度较高，在施工设计以及具体实施方面都存在较大区别。高层建筑结构设计方案要根据建筑的要求有侧重点地进行。（2）轴向变动也是高层结构设计要考虑的重要因素，竖向承载力的大小直接决定了结构的轴向变形情况，一般竖向承载力越大，结构的轴向变形越大，会对楼面标高产生不可忽视的影响。（3）高层建筑水平荷载产生的阻力与建筑楼层数成正比，而整个建筑高度的二次方与水平负荷的倾覆力、竖向承载轴力成正比，并且该比值随着建筑物高度的增加而增加，对整个建筑结构会产生较大影响。所以，高层建筑结构设计中需考虑水平负荷。

1.2高层建筑结构设计的原则

（1）根据建筑功能设计合适的方案，任何建筑工程要顺利开展施工，如期完成任务，实现更高的综合效益，都应有合理、完善的建筑结构设计方案。设计过程中，要结合当地的地形与地质条件、建筑功能等因素，适当运用科学技术手段融合先进的知识理念进行高层结构设计，通过综合考察和分析设计出可执行性和实用性较强的方案。（2）抗震设计要合理。为了保证高层建筑的质量和安全，对建筑抗震性能的要求较高，设计师在设计方案时应充分考虑当地的地质结构和板块构造，准确分析地震发生频率和地震级别，对建筑的抗震性能提出针对性的、安全可靠的设计方案，保证抗震设计的合理性。（3）结构设计要具备完整性。不同高度的建筑结构的承载能力不同，不同功能的建筑空间，其布局和设计要求也不相同。因此，在高层建筑结构设计中，要充分结合这些要素，综合考虑建筑结构的各种配件设计，如消防设备、楼层设计、电梯设计等方面布局要求，保证各种组合构件发挥最大的作用。

2高层建筑结构设计存在的问题

2.1材料与设计不当

材料与设计不当是另一种在高层建筑结构设计中可能遇到的问题。例如，选用的材料可能无法满足设计的需求，比如承载力不足、耐久性差等。或者在设计过程中，没有充分考虑到材料的性能，导致设计的实施效果不理想。例如，选用的材料可能无法承受预期的荷载，或者无法抵抗环境的腐蚀，从而导致建筑物的结构性能下降，甚至导致建筑物发生严重的结构问题。

2.2结构高度的问题

结构高度增加意味着建筑物对结构强度和稳定性的要求也会提高。随着高层建筑结构高度的增加，其自重以及在风荷载和地震等动荷载作用下的内力和位移也会相应增大，如果没有充分考虑并进行有效的设计，可能导致结构的变形过大，影响建筑物的使用性能，导致结构无法满足使用和安全的要求，甚至可能因超过承载能力而导致结构的损坏。随着结构高度的增加，建筑物的抗风性能也成为一个重要的问题。高层建筑会受到更强烈的风压，这可能导致大的横向位移和振动，影响建筑物的使用性能和安全性。此外，高层建筑还可能在风作用下发生涡振和颤振等复杂的动态响应，如果没有合理设计，可能会引发结构破坏的问题。

3高层建筑结构设计的优化对策

3.1强化荷载受力，优化结构设计

在高层建筑建设的过程当中，受力性能也是非常关键的一个问题。所以，在新时期的背景下，在结构设计优化工作中就应该追求荷载受力的强化，使得结构设计得到优化，这样能够大幅度的提高超高层建筑的荷载能力，更好的保证超高建筑在建设中的安全性，达到理想当中最佳的结构设计的效果，让传统结构设计中的诸多问题得到良好的解决。

结合实际情况，在超高层建筑建设中，如果结构受力方面能力相对比较差，那么就无法保证建筑本身的安全系数，使得安全性能大大降低，并且在外界因素作用下，有可能会使得建筑损坏程度大大增加。所以，在现阶段，一定要对受力问题进行解决。设计人员在结构设计中应该严谨的对承重墙和承重柱进行计算，并且能够和平面设计图结合，来保障内部结构受力均匀。为了更好的保障建筑的安全性和稳定性，一定要做好由于高度上升可能出现的荷载受力大大增加的问题，真正的提升建筑的抗倾覆整体能力，保障其达到标准要求。不仅要对地基宽度和深度进行增加，让基础的承载力和稳固性得到保证，也应该对抗拔桩基进行运用，从而让结构更加具备稳定性，让结构的稳固性得到持续增强。

3.2注重基础设计，优化结构设计

在超高层建筑结构设计工作开展中，基础设计往往是非常重要的重点和难点，将直接决定着后续建筑的质量。所以，在新时期的背景下，也应该将更多的关注点放置在基础设计上，对基础的设计工作进行良好的开展，对原则进行明确，从而让设计要求得到良好的满足。在结构设计工作当中，基础设计不仅是重点和难点，也关乎到整个建筑结构方面的安全性。所以，在对建筑进行设计的过程中一定要对基础设计进行加强，注重结构设计。在工作中，首先应该对埋深地基保护要求以及变形系数等进行充分的明确，保证能够与相应的规定相符合。在桩筏采用时，一定要按照规定来对工作进行开展。此外，在结构设计中也应该对场地问题充分的进行考虑，设计人员应该对环境亲临观察，对该建筑与周围建筑物互相关系进行充分的注意，保障在开挖基坑后能够减少对周边建筑物带来的影响，避免不良后果的出现。

3.3加强概念设计，优化结构设计

在结构设计优化工作中，也应该将更多的关注点放置在概念设计上。在新时期的背景下，伴随着社会经济的发展，人们也充分的对环境的相关因素进行考虑。在这样的背景下，各种各样的设计新型概念和理念层出不穷，为工作的发展提供了良好的指导和保障。所以，在现阶段，也应该将关注点放置在概念设计的加强上，让建设的效果变得更好。第一，应该在超高层建筑结构设计中将节能减排有效的融入其中，做绿色环保，满足当前的时代发展要求。可以对合理性耗能机制进行建立，最大化的减少能源耗损，让绿色构建得到实现。第二，在实际工作中，工程师和设计师之间应该不断的进行互动沟通，设计师需要对具体情况进行理解才能够保障的设计工作中设计出更加符合环境的图纸。

结语

总之，在新时期的背景下，结合高层建筑的特点，对结构设计工作进行优化是非常重要的，能够有效的解决传统结构设计中的一些不合理、不科学的问题，保证整个设计方案更加具备科学性和可行性，让高层建筑结构设计得到进一步的优化。从而让结构设计得到优化，达到理想当中最佳的高层建筑的建设效果。

参考文献

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[3]李晓音.建筑工程管理的影响因素与对策[J].四川建材,2021,47(1):202.