常永娇
中石化中原石油工程设计有限公司 河南 郑州 450000
摘要: 随着我国现代化建设的不断推进以及城市的不断扩建，高层建筑越来越为人们所青睐。但是由于高层建筑自身存在的一些特殊性，导致高层建筑在施工和设计时具有相当的难度和挑战性。本文就高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计进行了分析，为进一步促进我国建筑领域发展做出贡献。
键词：高层建筑；结构；选型
引言
经济迅速发展和人民生活水平不断提升的背景下，人民对于住房质量有了更高的要求。在此背景下，建筑企业的工作人员便需要充分的认识到时代的发展变化和人民的需求变化对于相关工作产生的影响，从而更好的推动建筑项目的顺利开展。在建筑项目开展的过程中，从业人员应该根据实际的工程需要，建立科学的管理举措，对于其中的结构设计方法进行不断的优化和调整，从而帮助企业能够获得更高的经济效益。从另一方面来看，施工质量的提高还能够有效的提升企业的社会信誉度，使其能够在激烈的市场竞争中取得优势。
1高层建筑结构选型设计
1.1框架结构
由梁、柱、楼板等构件组合，梁与柱刚性连接而成骨架的结构，结合建筑的使用功能来布置平面框架，其具有自重轻、整体性好、造价成本低、轴网布置灵活、空间利用率高、施工方便等优点。框架结构的弱点：抗侧移刚度小、地震作用下的水平位移大、节点应力集中现象较明显、对地基不均匀沉降较敏感、房屋高度有局限性等。根据框架结构抗震分析结果，随着高度的增加，底层柱子轴力、水平荷载产生的弯矩和侧移明显增加，而导致柱子截面面积和配筋过大，影响空间使用性和经济性，现实中框架结构在地震作用下出现非结构性损坏的案例较多，故宜采用于10层或以下房屋建筑，如住宅、学校、办公楼等房屋宜采用钢筋混凝土框架结构；抗震设防烈度8度、设计基本地震加速度≥0.30g、且层数大于5层的房屋不宜选用钢筋混凝土框架结构；大跨度公共建筑、多层工业厂房和特殊建筑物如商场、体育馆、火车站、剧场、展览厅、飞机库、停车场等建筑宜采用钢框架结构。
1.2框架-剪力墙结构
是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，在框架结构中设置适当剪力墙的结构。在整个结构体系中，剪力墙承担大部分的水平荷载，而框架主要负担竖向荷载，两者在建筑结构设计上分工明确。框架剪力墙结构一般用于建筑层高在35层以下建筑，如果布置合理，可以设置更高。其中剪力墙布置位置一般在电梯室，借助核心筒来起到对水平荷载的承受力作用，具有抗震性能良好，整体结构比较稳定的优势，相比较于框架结构，其在水平荷载力以及侧向刚度都有一定的提升，在布置上比剪力墙结构更为灵活，比较适用于10层~20之间的办公楼、教学楼等。但其中也有一定的缺陷，主要体现在该结构比较容易受到平面布置带来的约束性影响，从而使得质心和钢心两者不能重合，导致结构扭转过大，严重情况下会产生安全隐患；对于剪力墙数量应以满足位移限制值为标准，应在3道以上，将其以筒体对称的形式进行布置。
1.3剪力墙结构
是借助建筑墙体来起到竖向承重和抗侧力结构的作用，其优点是竖向承载、水平承载力比较强，能够从整体上提升其刚性和稳定性，侧向变形相对比较小，比较适用于住宅、宾馆等类型的建筑，结构高度一般为几十米到一百米之间。其缺点，主要有结构自重比较大，对建筑的平面布置存在约束性，无法获取比较大的建筑空间，间距一般为3m~8m之间，通过在剪力墙上开洞口，如果洞口越大也就与框架越接近，这主要在于剪力墙布置方面以及对自身重量的控制作用。
1.4筒体结构
筒体结构主要是指一个或多个筒体以竖向承重结构为主的一种高层建筑结构体系，将剪力墙布置在高层建筑中的电梯间和外围，使其形成筒体状态，这种建筑结构类型具有刚度强的特征。
因建筑层数、高度以及抗震设防要求不断提升，如果采用平面框架剪力墙来构建高层建筑结构体系，无法满足建筑使用功能要求，为此可通过将剪力墙构成空间薄壁筒体，以竖向悬臂箱型梁来呈现，通过对柱子的加密设计，来起到进一步强化梁刚度要求，以此形成空间整体受力的筒体结构，其具有承受大部分水平力，空间整体作用强，具有良好抗风、抗震方面能力，比较适用于超高层建筑中，南宁地王大厦、上海金茂大厦等都是采用筒体结构进行建设。
2建筑结构优化设计
2.1整体设计方案的优化
在建筑结构设计优化方法的实施过程中，对方案进行科学地设计是前提，重点可以从以下几个方面入手。
首先，对于具体方法的设计需要对各项因素进行统筹分析，之后做好全方面地定位，从房屋建筑整体的角度出发，对各项资源，各项技术进行统筹规划，以此来保证建筑结构设计优化方法符合相关要求。
其次，在原材料质量的控制上要严抓严打。在这个过程中要保证所有部件的质量，并保证所有零部件功能的充分发挥，促进零部件在不同的结构中发挥不同的作用，促进建筑材料功能的高效发挥。
再次，对于建筑结构设计的外部影响因素进行充分地考虑，尽可能地控制人力物力等方面的不良影响，控制建筑结构设计优化中可能存在的风险隐患。
2.2做好地基优化设计
在建筑工程建筑结构设计当中地基发挥着基础性的作用，其也是整个工程项目的基础和前提，所以在设计过程中地基优化设计是必须考虑的。在具体的设计之前需要对地基的实际情况进行充分考虑，对相关的地质进行勘测，对地质承受能力进行分析，将安全问题作为地基优化设计考虑的重中之重，以此来确保整个工程项目的安全实施。
此外，项目的负责人还必须对影响地基结构设计的因素进行充分地考虑，根据这些因素做出详细预案，将地基设计中可能会遇到的风险隐患全部考虑清楚，将安全问题凸显出来。而在工程现场还可以设置一些防护性的装置设备，对地基与环境之间的联合进行强化，确保整个建筑项目结构设计的优化。
2.3对建筑结构上部的优化
在建筑结构设计当中刚度、强度与抗震性都是要重点考虑的问题，剪力墙结构在这方面发挥了比较重要的作用，并且实现了广泛地应用。因此，在房屋建筑结构优化设计中要利用好剪力墙结构，减少事故发生的可能性，尤其是在自然灾害方面所取得的作用更加地明显，极大地稳定了人心，给人们提供了安全的居住环境。此外，在结构设计优化方法当中如何对剪力墙进行科学地设计是关键的一部分，要保证剪力墙的重量可以均匀地分布，并且所有楼层的结构重点以及平面的刚度等都要保持一致性。而且在结构设计的过程中，还需要对剪力墙的承重如何，剪力墙的水平方向等问题进行重视，对水平与纵向之间的角度平衡性问题进行考虑，但如果在施工过程中出现了比较特殊的情况，导致剪力墙的承受能力降低，致使剪力墙的延展性不够，根据工程项目的实际情况对相关数据进行科学地计算，更好地满足工程项目的实际需求，尽最大可能地降低自然环境对于房屋建筑的不良影响。
结束语
综上所述，建设高层建筑能够进一步提升对有限土地资源的利用率，通过对其进行合理的结构选型和优化，能够促使整个建筑在空间的布置上也会更为科学合理，确保最终结构符合建筑工程提出的各项要求，从根本上起到对建筑结构质量的保障作用。
参考文献：
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