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摘要：随着经济的不断快速发展，我国城市化进程的推进速度也在不断加快，对建筑物提出的建设要求越来越高。建筑行业虽然整体发展形势相对比较良好，但是由于当前我国土地资源已经处于非常紧张的状态，很多地区的土地资源已经逐渐呈现出供不应求的状态，对于现代建筑行业而言，为了能够有效应对这一客观因素带来的影响，逐渐将建筑建设方向的重点由多层建筑向高层建筑方面转变。高层建筑的兴起逐渐成为城市发展中非常重要的一部分，现代高层建筑在设计以及建造过程中，由于层数比较多，同时高度也比普通建筑物要高，所以必须要保证建筑物的结构具有非常良好的稳定性和安全性。这样不仅能够为高层建筑的质量提供保证，而且还能够减少对土地资源的大量消耗。
关键词：高层建筑；结构设计；优化策略
引言
伴随社会经济的快速崛起和增长，人们的生活质量也得到了明显的改善，对建筑也提出了更高的要求。然而，据不完全调查显示，国内频发与复杂高层建筑、超高层建筑有关的事故，以致人们一度惴惴不安。而这些建筑的建造，往往会耗费大量的资金，所以必须做好设计工作，充分把握结构要点，以严格控制工程质量，避免不必要的经济损失。
1高层建筑结构设计的原则
高层建筑结构在设计的时候需要遵循一些原则，这样可以保证建筑安全、稳固。首先在进行建筑结构设计时，需要考虑建筑中单位面积承受的载荷范围，并以此为依据将建筑结构的断面尺寸确定下来；其次，对于建筑结构中类似门窗与墙体之间的连接部位，需要确定其连接部位的安全系数；在结构设计中，还需要注意结构的外观，建筑结构需要在安全、稳固的基础上保证结构外观能够达到现代人的审美要求；最后，需要考虑结构体型组合及立面等方面，对于结构中的转头、收头、交接部位的接头进行设计的时候，需考虑建筑结构的整体性，这样才能使结构中的各个部位能够协调、统一。设计人员在建筑结构设计过程中需要有成本意识，要从工程的角度思考材料采购、维修、管理等环节的工作内容，在这个基础上对建筑结构进行设计，才能保证设计方案与实际相符，具有可操作性。
2现代高层建筑结构设计优化策略
2.1平面布局设计
在高层建筑设计中，概念设计是重中之重。结构平面布置应力求简单、规则，避免刚度、质量和承载力分布不均匀，是抗震概念设计的基本要求。设计环节中，因平面荷载分布不均匀或平面布置不合理，做不到三心合一的要求，在荷载作用下便会导致一定的扭转现象出现。平面不规则的建筑物在地震时容易产生不规则振动，产生较大的震害，所以要控制建筑平面布置的规则性，比如平面长宽比、局部外伸突出尺寸等不宜超过规范限制。因此设计人员要采用较为规则的建筑形体，并保证其质量分配的均匀性。在一般状况下，不建议采用T或L形来作为建筑形体。角部重叠和细腰形的平面图形，在中央部位形成狭窄部分，在地震中容易产生震害，尤其在凹角部位，因为应力集中容易使楼板开裂、破坏，不宜采用。如采用，这些部位应采取加大楼板厚度、增加板内配筋、设置集中配筋的边梁、配置45°斜向钢筋等方法予以加强。当对建筑立面效果或平面布置存在一定的特殊需求时，结构设计过程中要针对具体特征精密计算，针对性的采取加强措施。
2.2刚度设计
结构设计中不仅必须重视属于结构外部因素的“力”，而且要牢牢地掌握及控制好属于结构内部因素的“刚度”。前者所涉及的力的平衡、结构或构件变形的协调以及由此而产生的构件内力都是通过后者所包含的绝对刚度、线刚度及相连构件之间的相对刚度来体现的。如在连体高层建筑中，连接体将不同的塔楼连为一体并协调塔楼之间的受力及变形。
“强连接”的连体结构设计时宜尽量使连接体两侧塔楼刚度匹配且整体动力特性接近，从而减小连接体承受的“协调力”，降低连体结构设计难度并控制成本。当连接体两侧塔楼刚度及动力特性相差较远时，可考虑将连接体设计为“弱连接”或“半刚性连接”，通过弱化连接体刚度以减小或释放塔楼之间的“协调力”。刚度设计贯穿于结构设计的全过程，无论是结构体系的选择还是具体构件的设计，刚度理论都能发挥重要的指导作用。只有从设计的初始阶段开始，结构工程师就和建筑师一起合理地运用刚度理论，并在设计全过程中牢牢抓住这一概念，才能创造出建筑和结构相得益彰的合理方案。
2.3抗震性设计
在抗震设计中，设计人员要首先确保结构设计的规则性，合理布置抗侧力构件，保障体系承载力构件布置的合理性。为了确保建筑竖向承载力的稳定性和均匀性，设计者要使抗侧力构件的刚度及强度均匀变化，防止竖向刚度突变。其次，要正确确定建筑的抗震设防类别，设防烈度，场地类别，基本周期，地震加速度值等参数，准确确定建筑抗震等级。要合理选用建筑材料，条件允许的情况下尽可能采用高强钢筋，高强混凝土等，确保设计采用的材料满足抗震要求。采取切实可行的抗震构造措施，在供暖供水、机电设备安装，以及建筑装饰件安装等环节，采取可行的措施，达到建筑构配件抗震设防的要求。此外地基基础的抗震设计也比较重要，准确的地质资料，精密的承载力、刚度、变形计算，保证地震时的地基基础变形及承载力等满足抗震要求，在地基设计中，设计人员要对因地震会导致的破坏状况进行全面分析，以此来进行针对性的抗震设计。具体包括如设计合理的埋桩深度，优化剪力墙结构布局等等。
2.4抗风性设计
高层建筑抗风安全性设计，最有效的手段是采用有利于减小风荷载的建筑立面，风荷载计算关键在于准确确定风荷载大小，同时需要坚实稳定的地基来承载上部荷载，对软弱地层要采取换填、地基处理或桩基础等方案，保证基础的安全性和稳定性，尽量避免因水平作用力而对建筑结构产生不利影响。此外设计人员要将能耗原理结合起来，以此来布置建筑支撑、梁柱以及剪力墙等结构[2]。最后，设计人员要设法将结构刚度以及承载力提升，对风荷载以及其他承载力进行周密的计算，保障应对复杂多变的风荷载状况，提升设计结构的准确性，保障建筑的抗风性能，在基本风压较大地区，更应慎重对待。
结语
目前高层结构设计存在一些问题，包括多方面的原因，不经意的疏忽可能会带来大的隐患，一名合格的结构工程师要在可控的范围内最大可能地减少问题的发生。在平时的设计中，严格要求自己加强概念设计的学习，结构计算方面建立正确的模型并且可以正确分析判断计算结果，加强构造措施的学习，要重视非结构构件设计（高层幕墙女儿墙引起事故不少），现在建筑造型趋于多样化复杂化，同时给结构设计工作带来新的挑战，设计师需要具备良好的专业素质、高度负责的态度以及与时俱进的学习能力以应对复杂的形式，为国家的基础建设和人民的人身财产安全贡献一份力量。
参考文献：
[1]李盛勇，吕坚锋，徐麟，等.高层建筑结构合理构成与高效率结构设计[J].建筑结构，2020，50（4）：1-7，24.
[2]马玲.建筑结构设计中的抗震结构设计理念[J].建材与装饰，2019（36）：74-76.
[3]王海燕，王海骄.提高房屋建筑结构设计安全性的研究[J].工程建设与设计，2019（20）：18-19.
[4]李波.超高层建筑结构设计的关键问题分析[J].建材与装饰，2019（14）：121-122.
[5]徐燕丽，丁志胜.高层建筑结构设计与施工方案研究[J].建筑•建材•装饰，2017（12）.
[6]万广利.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].文摘版：工程技术，2016，000（001）：P.243-243.