高层建筑结构抗震的优化设计

鲁正

摘 要：随着我国经济的快速发展，我国的建筑业也得到了快速的发展。面对我国人口较多、住房紧缺的情况，我国建筑的结构逐渐向着高层建筑发展，面对高层建筑投资较大，建设周期较长等问题，建筑师们也在一直努力在进行合理科学的设计。但是随着高层建筑的兴起，高层建筑的安全系数成为人们关注的重点，尤其在一些地震发生较为频繁的地区，高层建筑的安全更是为人们所担忧。文章通过对高层建筑的特点进行分析，找出高层建筑在设计中所存在的问题，提出合理的抗震设计。

关键词：高层建筑；抗震；结构体系优化

高层建筑的出现是人类社会生产力和人们生活需要的表现，高层建筑的发展加快了我国城市化，促进了我国城市经济的发展和工商业的发展。我国高层建筑的设计经过了多个时期的改革，高层建筑的设计理论的出现，使建筑业发展又向前迈出了一大步，因为同一个设计理论可以演变出多种不同的设计方案，这样能够使人们有各种选择对高层建筑的设计，从而建筑出适合本地区的高层建筑。但是我国使一个地震多发的国家，在建筑的设计中需要考虑到建筑抗震的因素。我国在高层建筑的设计中有自己独特的设计，多是将限元结构分析和非线性数学规划相结合，使高层建筑的设计更加的科学合理。同时这也将我国高层建筑的设计推向了一个崭新的高度。

1 高层建筑结构抗震设计的基本概念

高层建筑的设计概念就是应该从结构的宏观整体出发，通过运用结构系统的观点，从机构的整体进行分析，最终能够使工程师设计出合理科学的高层建筑设计。对于每一个工程师来说概念设计师在高层建筑设计中所占的比例较大，其中建筑的抗震性在建筑设计中是十分重要的，一般来说建筑师都是按照抗震设计的要求进行建筑结构的分析与设计，只有这样才能使所设计的建筑在结构、刚度、延伸等方面都达到要求，最终使高层建筑能够经济的实现抗震的目的。在设计高层建筑结构抗震的设计时，结构工程师们都会从高层建筑设计的总体来考虑，然后结构工程师们运用已经掌握的抗震技术来对高层建筑的设计进行优化。在高层建筑的设计中结构工程师都会对房屋的体系、结构体系、刚度分布等方面进行考虑，然后进过一系列的分析来达到消除建筑物抗震的薄弱环节的目的，只有这样设计的抗震设计才是最为合理的。对于结构工程师来讲思维的运用是十分重要的，可以说工程师对于思维的运用对于建筑设计来说是十分重要的，在设计高层建筑抗震时，工程师会通过自己大量的抗震经验来进行对高层建筑结构抗震的优化设计。

2 高层建筑结构抗震优化设计中所存在的问题

我国在高层建筑结构抗震的优化设计中通常会出现这样的一个问题，就是在运用优化设计时结构设计的优化设计在实际应用中会出现理论与实际不相符的状况，这样就导致在高层建筑中出现实际抗震效果与理论上所出现的比不相符，这种问题尤为是在土木建筑设计优化应用并不普遍的今天，这种情况表现的更为突出，所以在高层建筑结构抗震的优化设计中所需要解决的问题还有许多。下文简单的概括了在高层建筑结构抗震的优化设计中所出现的问题。

2.1 片面的重视结构尺寸的优化

在对高层建筑结构抗震的优化设计中经常会出现只重视机构尺寸的优化，只是在给定的几何形状、拓扑和材料的情况下对一部分的结构条件条件进行优化，这样导致了忽视结构整体设计，使高层建筑结构抗震的优化设计进行缺陷。进过多次的检验，优化形状比优化尺寸更具有意义，只是片面的重视尺寸的优化也是不可取的，所以还是需要从设计的整体出发进行全方位的优化，

2.2 优化的目标不合符工程的需要

优化设计无论有多完美如果不能应用到实际的建设中的话也只是纸上谈兵而已，对于建筑设计的实际情况了来讲，结构通常是十分复杂的，通常存在着设计变量多、约束条件多、受到建筑功能设计限制较大等问题。有时候建筑工地中存在着一点不确定因素就会导致整个结构优化设计无法应用在实际的建筑色中，导致结构设计优化不能达到原来的预期。

2.3 离散变量优化问题

在建筑的建设中，建筑物尺寸、钢筋、型钢的规格都是不断变化的，所以在结构优化的设计中也是需要不断的进行改进，所以传统的优化方法已经很难应用在高层建筑结构抗震设计优化中。由于这种较为大的问题使得在之后对优化设计的计算中很容易出现错误，最后导致整个设计失败。

3 高层建筑结构抗震的优化设计

面对高层建筑结构抗震优化设计中经常的问题，众多的结构工程师进过长时间的研究，从而得出来了一套系统科学的抗震优化设计，经过优化的结构抗震设计能够减少在高层建筑接结构抗震出现的问题，在一定程度上完善了高层建筑中结构抗震优化设计，为高层建筑物防震有增加了一份安全感。下文简单介绍了在高层建筑结构防震的优化设计。

3.1 设立结构抗震多级设防

建筑抗震设计需要规范对建筑的防震力度，所以给建筑抗震划分等级，这样可以有效的对不同等级的地震地区制定不同的建筑结构防震优化设计。一般来说都是划分为三个等级，第一种就是这个地区经常发生地震，第二中情况就是这个地区会发生烈度地震，最后一种情况就是这个地区罕遇地震，经过详细的划分可以有效的制定出相应的防震设计，同时也能避免资源的不必要浪费。

3.2 结构软件电算程序的应用

随着时代的发展计算机已经用在各个领域，在建筑优化的设计上也运用到了计算机。目前工程师们广泛的应用各类结构软件电算程序，这样就优化了传统的高层结构的计算方法。不仅如此，工程师们经过运用自己的经验运用这种新式的计算方不仅简化了计算，而且也增加了计算的准确度。同时运用这种方法有助于结构工程师从建筑的整体出发设计出更为合理的设计。

4 结语

高层建筑物在我国出现的越来越多，面对自然灾害的频发这些高层建筑物经常会出现这样或者那样的问题，对广大的居民造成了生命和财产上面了威胁。其中地震的出现对这些高层建筑物的威胁最大，所以高层建筑结构防震成为了社会的重点课题之一，未解决着些问题就结构工程师们经过自己的实践经验和一些科学设备制定出了一套完善的高层建筑结构防震的优化设计，这样在一定程度上保障了人们的生命安全，同时推动了我国高层建筑的防震设计的进步。

参考文献

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