高層住宅建筑結(jié)構設計的優(yōu)化

摘 要 高層住宅的建筑結(jié)構的設計的過程不僅長期、復雜而且循環(huán)往復，在設計中出現(xiàn)的任何遺漏、錯誤等都可能造成整個設計變得復雜化，導致產(chǎn)生更多的不安全因素。因此優(yōu)化高層住宅建筑結(jié)構的設計越來越受到社會的廣泛關注。

關鍵詞 高層住宅；建筑結(jié)構；設計；優(yōu)化

中圖分類號 TU973 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)062-0143-01

現(xiàn)代建筑的發(fā)展趨勢，高層建筑占據(jù)越來越大的比例。由于人口的急劇增多，土地面積沒有增多，這就促使人類居住條件縱向發(fā)展。以目前的建筑水平，高層、超高層住宅建筑成為了未來建筑行業(yè)的發(fā)展方向。進入二十一世紀以來，我國經(jīng)濟得到快速發(fā)展，高層住宅建筑在全國各地紛紛興起。因此，優(yōu)化高層住宅的建筑結(jié)構設計，提高建筑安全，顯得特別重要。

1 高層住宅建筑結(jié)構設計優(yōu)化的原則

結(jié)構設計的優(yōu)化，是工程結(jié)構能夠滿足約束的條件時按照預定的目標找到最優(yōu)的設計方案。要想結(jié)構做到優(yōu)化，應該選擇最適合的結(jié)構設計方案，能夠影響整個設計的成敗。相同的建筑的設計方案可以有不同的結(jié)構設計，不同的方案能夠直接工程的質(zhì)量和造價。同時，結(jié)構計算要準確，應用計算機對結(jié)構的設計得到進一步的完善，能夠減輕結(jié)構工程師的計算分析工作，更是使結(jié)構設計合理化、經(jīng)濟化。高層住宅建筑結(jié)構設計在滿足我國政策標準的前提下，再經(jīng)過精確的計算以及分析后進行優(yōu)化，必須遵循三個原則；①建筑結(jié)構必須能夠正常的使用以及具有安全性。②建筑結(jié)構剛度要合理，特殊的位置要進行局部加強。③結(jié)構構件若是能夠減小，應該合理的進行核減。

2 高層住宅建筑的結(jié)構設計要求

2.1 經(jīng)濟性的要求

高層住宅建筑結(jié)構在設計時要了解并掌握建造的地點、層數(shù)、立體形狀，在保證建筑具有安全、耐久、舒適的性能后，應該采取最為經(jīng)濟的結(jié)構體系，在結(jié)構構件的設計過程要精打細算，嚴格按照規(guī)范的構造標準，不能造成不必要的浪費。由于地基基礎合理的設計方案直接影響房屋的造價，所以在設計地基基礎的時候更加應該要盡量采用最經(jīng)濟的方案，在保證質(zhì)量的同時盡量節(jié)約成本。

2.2 舒適性的要求

高層住宅建筑的結(jié)構設計，在設計時要盡最大努力提供給住戶舒適性的要求，比如，戶型多樣化，室內(nèi)空間靈活化分隔，光線、溫度、聲音等環(huán)境的要求。所以在結(jié)構設計的時候要多融入建筑及機電方面的專業(yè)知識，盡量把居住空間露出的柱、梁產(chǎn)生的壓抑感消除，使用分隔墻的材料保持室內(nèi)明凈整潔，具有良好的隔音效果，能夠給居住者營造舒適幽雅的住宅環(huán)境。結(jié)構設計里還要考慮居住者存在把分隔空間進行改變的可能性，所以，在剪力墻的結(jié)構設計時，應該采取大開間的布置。

2.3 安全性以及耐久性的要求

我過實現(xiàn)住宅商品化以后，已經(jīng)成為特殊的大型的消費商品。與其他的消費商品的最大不同是具有很強的耐用性且有很長的使用壽命期限的特點。所以，高層住宅建筑結(jié)構最基本的設計要求是具有很高的安全性以及耐久性。在選擇結(jié)構體系和建筑材料時，要考慮是否能夠起到抗風抗震的作用，保證在使用期限里能夠進行維修改造。

3 高層住宅建筑結(jié)構設計的優(yōu)化措施

3.1 折減高層住宅建筑結(jié)構的周期性

高層住宅建筑在設計框架、頂蓋等結(jié)構時，由于填充墻體的具體存在，導致實際中的結(jié)構表現(xiàn)出來的剛度比設計時候計算得到的剛度相差比較大，計算的周期同時也比實際的周期相差比較大。因此，結(jié)構剪力算出來偏小的時候，會造成房屋的一些結(jié)構產(chǎn)生不安全因素，所以應該適當把房屋結(jié)構設計時計算得到的進行折減，能夠取得到顯著的效果，但是高層住宅建筑的框架結(jié)構，不能折剪計算得到的周期。

3.2 對剪力墻的設計要加強

剪力墻的設計關鍵是連梁設計。聯(lián)肢墻是連梁把各墻肢進行聯(lián)結(jié)組成，增大了約束墻肢的剛度。連梁剛度被增大導致結(jié)構地震作用同時增大，也增大了連梁與墻肢的分配內(nèi)力，這種情況下只能把構件配筋量增大，這樣的設計結(jié)果明顯在很大程度上浪費了材料。所以，高層住宅建筑結(jié)構在設計的時候，不應該把具有大剛度的窗下墻當作連梁，而是要把連梁設計分為截面和小剛度的弱連梁。當然，滿足了結(jié)構的剛度和變形的要求后，就要從經(jīng)濟的角度和抗力以及變形方面進行綜合的考慮，合理進行抗側(cè)力構件的布置。結(jié)構抗側(cè)力的剛度隨著剪力墻的數(shù)量增多而增大，但是相應的結(jié)構位移隨之減小，抗側(cè)力剛度變大的同時結(jié)構地震力也隨之增大，非常不利于結(jié)構造價的控制。所以，剪力墻應該遵循周邊分散、均勻等原則進行合理的布置，對水平位移的限值進行規(guī)范化，盡最大程度的把剪力墻的數(shù)量降到最低。

3.3 高層住宅建筑結(jié)構耐久性設計的優(yōu)化

高層住宅建筑結(jié)構耐久性的設計能夠確保在高層使用后，在合理使用的壽命期限里，應該滿足居住者的使用要求。但是在設計上很多都沒有達到要求，其主要原因是對建筑結(jié)構的使用過程缺乏合理的考慮，可能遭受條件以及使用環(huán)境的影響最終導致房屋結(jié)構的損傷，造成房屋可靠度的指數(shù)降低。一般情況下，高層住宅建筑結(jié)構的設計，最理想的是能夠做到造價低廉和節(jié)約材料，然而最近幾年來，人們的生活水平得到很大的提高，對生活質(zhì)量的要求越來越高，加上在實際的工程中，由于一些使用要求、技術指標等成為了設計中的主要矛盾時，設計方案就無法單純的追求節(jié)省經(jīng)濟。因此，在高層住宅建筑結(jié)構的設計以優(yōu)化為目標時，應該要正確了解掌握設計中關鍵性的問題，主次分明的對目標進行設計的優(yōu)化，使之能夠達到整體滿意的效果。

3.4 高層住宅建筑結(jié)構抗震性設計的優(yōu)化

進行圖紙的設計時，應該按抗震設防進行分類，抗震等級要依照具體的建筑高度、結(jié)構類型以國家頒布的《抗震規(guī)范》為標準進行確定。在建筑中可以不考慮地震震力的振型數(shù)據(jù)耦聯(lián)扭轉(zhuǎn)的計算；當振型數(shù)據(jù)>3時，要以3的整數(shù)倍進行計算，但是數(shù)據(jù)必須小于建筑物的層數(shù)；當建筑物的層數(shù)低于2層時，振型數(shù)可以采用建筑物的層數(shù)。但是在房屋結(jié)構不規(guī)則時，就要對扭耦聯(lián)轉(zhuǎn)進行考慮，高層住宅建筑的振型數(shù)不能低于8，建筑結(jié)構的層數(shù)多、剛度系數(shù)大，就應該多要振型數(shù)，才能達到更好的抗震效果。

3.5 結(jié)構設計要注重細節(jié)的優(yōu)化

在設計過程中，不僅要注重整體結(jié)構，也要注重局部構件。澆板設計可以把異形板細分成矩形板，能夠使受力更加均勻，同時也防止發(fā)生拐角裂縫。在建筑底部的梁箍筋使用的配箍量相當較大，因此箍筋采用冷軋帶肋的鋼筋，不僅可以減少箍筋直徑和肢數(shù)，還能節(jié)約工程造價。當高層住宅建筑的結(jié)構不規(guī)則縱向時，特別要仔細計算出最薄弱的位置加以優(yōu)化。

參考文獻

[1]李玉蘭，崔振庫.高層住宅建筑結(jié)構設計優(yōu)化[J].建設科技，2010，11:87.

[2]云傳鋒.高層住宅建筑結(jié)構設計優(yōu)化[J].中國城市經(jīng)濟，2011，11:227.

[3]董燕，胡執(zhí)標.淺談高層建筑結(jié)構關鍵設計問題[J].科技創(chuàng)新導報，2011，11:36.

[4]劉偉瓊.關于高層建筑結(jié)構設計探析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2011，03:270.

[5]陳光遠.高層住宅建筑結(jié)構設計需關注的幾個問題[J].中國建設信息，2011，07:59-60.