高层建筑结构优化设计中的问题与对策分析

于跃

摘 要：当前我国城市化发展进程越来越快，通过建设高层建筑有利于提升土地资源利用率，同时还能对建设形式起到优化作用，在正式开展高层建筑施工作业前，需要对整个建筑进行结构设计，从多个角度分析当前该建筑的受力形式，以此为基础保证建筑在未来使用中的载体稳定性，保证建筑的使用安全性。

关键词：高层建筑;结构选型;设计;优化策略

中图分类号：TU241            文献标识码：A

引言

结构设计工作在高层建筑工程中尤为重要，为了尽可能提升高层建筑的稳定性、安全性以及抗震性能，就需要做好结构设计工作。在高层建筑结构设计工作中，需要保障设计方案的优良、计算简图和分析计算结果的合理性，并且在设计的过程中，需要将整个建筑工程的施工环节都考虑进去，方能保障整个建筑工程的施工质量以及施工效率。

1当前高层建筑结构设计存在的问题

1.1结构体系问题

在高层建筑的结构设计工作中，需要考虑到结构体系的合理性，确保高层建筑的结构体系能够满足建筑工程的实际需求，并将结构的稳定性考虑进去，如若选择的结构体系并不合理，就会直接影响到结构的稳定性，导致结构的稳定性下降。比如在钢筋混凝土结构体系设计工作中，设计人员就需要充分结合工程结构的特点，并根据建筑所在的地区抗震设防等级的具体情况来选择适宜的结构体系。设计人员在选择结构体系时，如若不考虑结构的合理性，就会直接影响到高层建筑结构的稳定性以及安全性。特别是在决定钢筋混凝土的结构体系时，如若不能科学制定设计指标，就会直接影响整个建筑结构的各项性能，并在后续的施工以及使用过程中产生各种安全以及质量问题。

1.2地基与基础设计问题

在高层建筑工程中，地基与基础施工较为重要，其将会直接影响整个建筑的稳定性以及施工质量。如若不能做好高层建筑工程地基与基础环节的施工，就会导致建筑物发生不均匀沉降、建筑物整体倾斜等问题。在设计阶段，就需要考虑这些问题，选择合理的地基与基础类型。在地基基础设计不合理时，当地基斜面坡坡度较大的时候，就会对地基混凝土施工时振捣质量造成一定程度的影响，难以保障地基基础施工质量，从而对整个建筑结构的稳定性造成消极影响。在设计工作中，如若地下室底板配筋的设计不合理，就会导致高层建筑结构的稳定性受到影响，导致高层建筑出现不均匀沉降等问题。另外，在实际的设计工作中，设计人员往往会忽略掉地下水对地基基础造成的影响，从而严重影响了高层建筑工程后续施工的施工质量以及地基基础的稳定性与耐久性。

2高层建筑结构优化设计

2.1基于建筑功能的结构优化

在进行高层建筑结构优化中，根据当前工程项目的建设意图以及建设方要求进行细节部分的建筑功能和结构布置优化，首先对延性设计环节给予一定重视，以此来将当前建筑结构的延性参数、指标等体现出来，基于延性冗余来进一步强化该建筑的结构稳定性和功能;其次还要重视对高层建筑结构整体水平力，这部分也是结构功能优化的关键所在，将原本单一方向的荷载分解为高层建筑结构整体的受力，这样做的目的在于保证整个建筑结构水平方向的连续性。通过以上措施，来进一步强化整个建筑结构的安全性和稳定性，以此更好地促使建筑适应其在未来使用中产生的各种影响。

2.2基于建筑荷载的结构优化

高层建筑结构选型还需要对建筑地下室部分给予高度重视，基于建筑安全性以及施工功能，将消防车、人防等一些荷载因素考虑其中，以此开展地下室结构的平面布置。根据设计经验，基于常规性尺寸为8.5m×8.5m的柱网，若荷载越大，其所需要的板结构就会越大。在进行该部分的结构优化时，从安全性、美观性以及经济性等角度对其进行综合分析，以此保证最终高层建筑工程的最大化经济效益。

2.3生态能源设计

普通高层建筑具有能耗高特点，大大降低了使用的舒适性和便利性，尤其是巨大的能耗对施工现场产生了不利影响。在高层建筑设计中使用生态概念，不仅反映了科学合理的空间利用率，而且使能耗保持在较低水平。尤其是，基于生态循环概念的生态循环功能可实现整体建筑思维。以高层建筑的生态设计为目标，主要遵循自然能源应用、有机废物处理、综合回收和持续回收的基本原则，最大化高层建筑的生态概念。积极整合环境保护理念，减少消耗和对自然资源的依赖，实现自然节能、可持续发展和生态保护的目标。例如，充分开发和利用光能和风能发电，将地热系统用于集中供热，将水处理和收集设备用于循环水处理，隔音、隔热、防火和其他绿色建筑材料的使用建立完整的生态链建筑物可以最大限度地构建科学，可持续的生态建筑体系，并促进环境和节能。

2.4建筑高度的優化设计

城市建筑除了满足人们的基础生活需求外，还承担着美化城市建筑景观的作用。借助合理的设计手段，对高层建筑相关内容进行优化设计，以达到提高城市服务形象的目的。在具体设计过程中，规划人员需要对区域环境情况进行科学的勘察，内容包括街道宽度、街道布局、周围建筑群数量等，合理控制建筑群高度，同时结合区域建筑结构的具体情况，对街道分布情况进行适当优化，从而提升街道的通达性，促进城市经济的有序发展。也需要对城市人文背景情况进行科学性考量，明确具体分区布局，如结合城市规划内容将建设区域划分为高层严控区（非必要情况，不允许再有高层建筑设计）、可适度发展高层建筑区域和鼓励发展高层建筑区域。这也是制定发展规划策略的基础条件。

2.5空调板的设计

随着我国国民经济的逐步增长以及人们对空间的舒适度的需求越来越高，单纯靠建筑维护结构本身的热工性能已不足以满足人类的需求，所以，空调等一些制冷设备已成为每家每户的必须产品，但大部分住宅没有专门放置空调机的构件，因此，人类只是简单地把空调机放于建筑外部的简单钢架上，这种方法是简单方便安装的，但导致了建筑外墙的杂乱，并且会因为空调外机的滴水造成一些邻里问题，所以，最新的高层住宅都设置一些放置空调外机的功能构件，一般将其放于阳台附近，还设置围栏构件加强了其立面的韵律感，使其产生了一定的虚实变化，空调板设计考虑的重要因素就是其安装的位置，需要考虑其平面的合理性，又要考虑到其立面的韵律感。还需要考虑空调外机的最大尺寸，空调外机的散热位置，应避免两台机器对吹，设计时应预留好排水管的孔洞，以便于后期的安装。

2.6建筑结构参数

高层建筑设计服务于城市规划设计，在对高层建筑结构参数进行设计时，需要将城市规划作为设计标准之一，以此来提高设计方案的可靠性。高层建筑的内部结构分布复杂程度较高，且结构间也具备较高的关联性。在对建筑结构参数进行设计时，需要对建筑结构的长度、材料类型、主体结构宽度等内容进行科学分析，并结合建筑区域所在范围内的街道布局情况来进行内容优化，提升城市结构的协调性。

结束语

综上所述，高层建筑结构设计工作较为繁杂，涉及的方面较多，除了在设计工作中需要考虑到建筑工程施工的可行性以及施工质量意外，还要尽可能的提高施工质量，降低施工成本，以此促进施工行业的健康发展。

参考文献：

[1]刘有权.高层建筑结构设计问题及对策分析[J].科技创新与应用，2019（36）：94-95.

[2]刘竹青.高层建筑结构设计的问题及对策[J].门窗，2019（15）：143.

[3]艾凯，杨洁.高层建筑结构设计存在的问题及对策[J].中国住宅设施，2020（1）：8-9.

（中建一局集团第三建筑有限公司，辽宁 沈阳 110000）