赵珺
乌鲁木齐建筑设计研究院有限责任公司 新疆乌鲁木齐830000
摘要：高层建筑结构设计工作开展对于提高结构设计水平有着诸多影响，结构设计问题关系到建筑物使用寿命与整体安全。文章通过对建筑结构优化设计常见问题进行分析，探讨结构设计优化措施。
关键词：高层建筑；建筑结构；结构优化；优化设计
引言
在社会主义市场经济快速的同时,建筑市场的竞争越来越激烈,对于房屋建筑设计也提出了非常严格地要求,想要保证建筑结构设计可以满足房屋建设要求,就需要在安全、适用性能以及外观性等方面多加研究,对设计方法进行优化。房屋建筑工程量比较大,建筑成本比较高,建筑结构设计的不断优化,对于稳定建筑结构,提升建筑安全性,促进建筑施工水平的提升等具有非常重要的意义。因此,在房屋结构设计当中对建筑结构设计方法进行优化,从房屋的规划设计,房屋的设计方案形成,房屋的合理布局等等都要进行科学地规划与精细地计算,这样才能够保证整个房屋结构设计符合相关要求,才能够更好地满足现代人们对于房屋建设的需求。
1建筑结构优化设计的理念
建筑设计是进行建筑结构优化设计的基础条件，建筑结构优化设计前，必须先对建筑设计进行深入的了解和认识，充分理解建筑设计的意图。为达到优化设计的效果，需严格遵循以下优化设计理念。第一，安全性建筑结构的优化设计必须符合安全性要求。作为民众生活、工作的主要场所，建筑空间必须具备高度的安全性，因此，优化设计应以结构安全性为前提，若建筑结构不符合安全性标准，不仅影响建筑结构的耐久性，甚至会威胁民众的人身安全。第二，使用性使用性设计是凸显建筑功能与舒适性的关键所在。优化设计时需充分考虑建筑的使用性，若建筑结构设计不实用，即使再完美也无法为人们营造舒适的生活环境。第三，节约性建筑结构优化设计应秉持节约的原则。在建筑材料的选择上，应充分考虑材料的力学性能和构件的受力特点，做到物尽其用；在空间上，应尽量减少构件的数量和截面，这样不但可节省空间，也可降低结构自重，为业主增加建筑使用空间。第四，绿色环保建筑结构的优化设计需重视环境保护与资源节约，充分利用材料，在满足结构安全性的前提下，尽可能地节省材料的用量；加大环保节能材料和新技术的应用，保障建筑达到节能环保要求。
2高层建筑结构优化设计中的问题分析
2.1超高问题
高层建筑，顾名思义就是楼层高度相对普通楼盘要高出很多，总体高度在24～100m之间。高层建筑在功能和美观上都更受人们的欢迎，但是在抵抗自然灾害上，高层建筑的问超高题则被进一步放大。在面对台风，火灾，地震等灾害的时候，高层建筑更容易发生坍塌问题，因此，安全问题是高层建筑最为人所关注的一点。在对高层建筑进行设计时，设计时除了要考虑到建筑的美观，实用性以外，考虑最多的还是建筑的安全问题。而由于高层建筑工程让庞大建筑整体结构复杂，安全问题即便在设计初期便开始考虑，到实际施工中，仍有很多的变数需要设计师和工程师去面对。并且很多高层建筑在开工之后会根据设计方的要求再进行改动，这是如果在对建筑进行重新规划的话，那么很容易遗漏某些安全领域的问题，从而造成安全隐患。
2.2抗震问题
高层建筑抗震结构设计一直以来都是建筑结构设计中的一个难点。因为地震属于自然因素，而每个地区的抗震设防烈度不同，计算得出的数据也并不是所有地区都适用，并且计算地震结构设计数据时，存在许多不确定性因素，加之一些设计人员的灵活性不足，不能很好地完善抗震结构设计。
2.3重视轴向变形问题
通常情况下，高层建筑在竖直方向会产生巨大的荷载，所以在荷载力的影响下出现轴向变形的几率相对较大，所以设计人员必须对这一情况引起足够的重视。
在出现上述情况时，连续梁支座负弯矩数值迅速降低，正弯矩迅速升高，针对这一情况，设计人员需要通过细致的观察，并在观察中对构件进行对比，并进行相应的计算，还要对构件的下料距离作出判断，然后合理分配下料。
3高层建筑结构优化设计措施
3.1超高问题的解决办法
高层建筑的设计目的最终是为了满足人们的需求，因此要解决建筑的超高问题，就必须从两个方面入手，一是人们的实际需求，二是建筑的使用性能。建筑的设计应当以这两点为出发点，紧紧围绕人们的实际需求来设计建筑的使用性能，切不可单一为了追求高度而一昧得增加建筑楼层，带来不必要的安全隐患和安全问题，只有满足了这些需求，才能够称得上是科学设计。高层建筑在设计时要充分考虑到建筑的延性设计，地震，台风等自然灾害发生时，因为不可抗力会导致建筑出现结构上的坍塌和变形，此时建筑的延性作用就体现出来。具有较好延性的建筑，能够在自然灾害发生时最大限度的保留建筑原貌，为人们提供更多的生存几率，增加建筑的安全性。
3.2重视抗震设计
为满足高层建筑结构的抗震要求，可以采取以下3方面的措施：首先是针对高层建筑的结构特点合理布置抗侧力构件，合理布置高层建筑内部水平方向的构件，在水平方向形成应力分布系统，提高高层建筑结构受力的连续性和均匀性。其次是提高地基的抗震能力。可以通过加深高层建筑桩基深度，从而提高建筑的抗倾覆能力和基础的稳定性。最后是优化建筑的承重结构，采用框架剪力墙结构。在地震灾害中，剪力墙可以吸收下部结构传递的地震能量而先被破坏，框架结构继续支撑上部结构，形成了抵御地震作用的二道防线，可以有效降低高层建筑损毁程度。另外，高层建筑内部还需要适当提高墙体与楼板的刚度，从而有效避免建筑位移问题。
3.3扭转问题的解决办法
随着人们审美需求的提高，单一的完全对称性的建筑设计已经不能够再满足人们的需求。个性化，多样化的建筑正成为城市发展的趋势。而即便如此，设计师在设计时仍然要在一定范围内寻求建筑形状和结构的对称，以此来保证建筑的受力合理。尽力使建筑物的质量重心和力量调度中心结合在一起，最大限度的增强建筑的抗灾害能力。并且在设计完之后，施工方在实地操作时要与专业的建筑人员相互合作，相互促进，最大限度的调整因设计上的缺陷而造成的建筑结构上的不足。即使在设计不规则建筑时，设计师也应从更大的层面上，从整体的层面上去思考建筑的平衡性，力求通过力学结构的改变来解决建筑的扭转问题，减少因不规则而造成的建筑不稳定。
3.4结合相关参数进行结构设计优化
房屋建筑结构设计优化工作具体过程可通过建立结构设计优化模型、计算方案选择、程序创新及结果分析几个方面进行具体实施。具体而言，在结构设计优化时，可建立相关函数模型，以提高结构设计优化的有效性。对于钢结构的优化设计，可通过函数模型中分析其截面尺寸等参数，从而实现对钢结构施工成本的控制。此外，对于结构的稳定性和耐久性，设计人员可从房屋的尺寸、结构的牢固性等多方面加以考虑，从而实现设计优化。与此同时，设计单位应加强现代计算机技术在房屋建筑结构设计优化工作中的有效应用。计算机技术在结构优化设计工作中，具有较多的优势，但同时也存在一定的缺陷，如存在无法对多方面的主客观因素进行充分考虑，人性化水平需进一步提高等问题。
结语
综上所述，随着人类社会与文明的不断发展，建筑多样化正成为当前建筑发展的趋势，尤其是高层建筑多样化。为提高建筑结构设计水平，采用结构设计优化方式，提高建筑结构稳定性、安全性具有重要意义，在日后还需要注重结构设计方面的优化工作。
参考文献
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