試述高層建筑結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化

隋良平

摘要：近年來隨著我國社會經(jīng)濟的不斷進步，建筑行業(yè)獲得了飛躍式的發(fā)展，各種高層建筑層出不窮，這也對建筑的結(jié)構(gòu)設計提出了更高的要求。高層建筑的結(jié)構(gòu)設計要做到安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、方便施工，將現(xiàn)代化，科學性和合理性融入其中，在保障建筑質(zhì)量的前提下，通過合理的優(yōu)化手段，實現(xiàn)項目更好的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)設計;優(yōu)化

作為現(xiàn)代社會的標志之一，高層建筑的建設不僅體現(xiàn)了城市發(fā)展的水平，它也為人們的舒適生活奠定了堅實的基礎，在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用。然而隨著高層建筑高度的不斷增加，建筑的建造成本也上升的很快，尤其表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設計方面。為提高高層建筑的經(jīng)濟效益，結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化顯得尤為重要。

1存在的問題

第一，建筑方案優(yōu)化不足。建筑設計人員在開展高層建筑的設計過程中，其理念很容易受到開發(fā)商等外界因素的影響，從而使高層建筑設計方案的合理性缺失。有的建筑設計人員只追求高層建筑在某些方面的前沿性，對建筑結(jié)構(gòu)在整體實現(xiàn)上的合理性并不看重，這就會在很大程度上對高層建筑的工程造價產(chǎn)生浪費。就目前的發(fā)展來看，在大部分的建筑方案設計過程中，結(jié)構(gòu)設計人員的參與程度和話語權(quán)較低，往往會出現(xiàn)建筑師一味的追求高層建筑的視覺設計效果，卻忽視高層建筑本身結(jié)構(gòu)的合理性和特殊性的情況，從而在設計的前期階段就埋下了致使工程造價過分提高的種子。另外，建筑開發(fā)商對建筑使用功能的特殊要求也會導致設計方案的經(jīng)濟性無法落到實處。

第二，結(jié)構(gòu)計算模型精細化不足。結(jié)構(gòu)設計人員在進行結(jié)構(gòu)設計時，為了提高設計效率，在建立計算模型的過程中往往采用簡化歸并原則。如果這個原則在使用過程中過分的簡化歸并，雖然也能夠保證結(jié)構(gòu)的承載力安全，但是也會導致輸入的荷載偏大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸偏大，進而導致后期施工圖繪制過程中混凝土和鋼筋的過度使用和浪費。同時，建模過程中對于模型計算參數(shù)的不同選擇也會影響施工圖中鋼筋的配置數(shù)量，如果不優(yōu)化模型計算參數(shù)，也會造成一定的浪費。

第三，對結(jié)構(gòu)抗震措施的應用不合理。我國針對高層建筑的結(jié)構(gòu)設計設定了一系列的法律法規(guī)，對其質(zhì)量進行一定的約束，其中對結(jié)構(gòu)的合理布置以及對各種構(gòu)件的構(gòu)造都有大量的要求。在設計的過程中，如果沒有合理利用這些結(jié)構(gòu)措施，會因為結(jié)構(gòu)布置的不合理使得工程的經(jīng)濟性大打折扣，同時，不加區(qū)別的加強構(gòu)造措施，也會造成不必要的浪費。

第四，追求成本最低化。有的開發(fā)商會片面的追求經(jīng)濟效益，在設計人員進行高層建筑設計的過程中，往往會要求將一些質(zhì)量低檔的建筑材料投入使用到高層建筑的施工當中，使成本得到有效控制。對高層建筑結(jié)構(gòu)的各項指標也要求只要能符合設計規(guī)范的最低要求即可，因此在很大程度上使建筑物對意外風險的抵抗能力大幅度削弱。建筑材料對高層建筑質(zhì)量和實用性有著至關重要的作用，低質(zhì)建材的使用只會降低建筑物的使用年限，造成社會資源的浪費。

2優(yōu)化措施

2.1建筑方案制定過程中要充分考慮結(jié)構(gòu)概念

高層建筑方案的設計過程中，在建筑體型及高度方面應充分考慮結(jié)構(gòu)工程師的意見，以便能夠使結(jié)構(gòu)體系更好的發(fā)揮承載作用，不至于因為建筑方案不合理，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸過于龐大，以至于建筑方案不能得到很好的實現(xiàn)，同時也會造成不必要的浪費。另一方面，對于開發(fā)商對建筑功能的特殊要求，應通過結(jié)構(gòu)計算尋找合理的布置和解決方案，有些特殊的使用要求，比如對空間的特殊要求，會對工程造價產(chǎn)生較大的影響。

2.2重視結(jié)構(gòu)計算模型的精細化建立

在開展高層建筑結(jié)構(gòu)計算的過程中，首先要選取合理高效的結(jié)構(gòu)形式，其次要保證計算模型的正確建立，對構(gòu)件尺寸及荷載都要進行精細化的輸入，這是保證計算準確的前提。同時應合理選取計算軟件的各種設計參數(shù)，包括結(jié)構(gòu)體系、抗震等級、設計假定以及各種提高或折減系數(shù)，使其符合相關規(guī)范的規(guī)定，進而保證計算結(jié)果的準確性。在得出計算結(jié)果后，應利用計算結(jié)果對結(jié)構(gòu)方案的合理性進行有效的優(yōu)化，進而提高工程項目的經(jīng)濟性。

2.3采取準確合理的結(jié)構(gòu)措施

抗震性能是現(xiàn)代化高層建筑的重要指標之一，在通常情況下，通過合理的結(jié)構(gòu)布置和相應的構(gòu)造措施能夠使結(jié)構(gòu)的抗震性能得到有效保證。設計人員在進行抗震設計的過程中，要特別重視結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施的選用，如在復雜的結(jié)構(gòu)當中增設防震縫，以消除復雜體型對抗震的不利影響;對抗震墻之間樓蓋的長寬比加以控制，從而使抗震性能得到有效提高。同時，在高層建筑的設計過程中，工程師必須高度重視各種構(gòu)造措施的選用，合理的構(gòu)造措施是保證結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟性的關鍵。

2.4合理的選擇建筑材料

高層建筑的建設成本較高，如果能合理的選取質(zhì)量較好的建筑材料，就可以盡可能的延長建筑的使用年限，同時能大量減少后期維修的工作量，有效的節(jié)省社會資源。高層建筑結(jié)構(gòu)設計還應當重視對細節(jié)方面考慮。例如，在進行樓板設計時，對異形板的邊角應進行加強設計，從而避免此類樓板在使用過程中裂紋的產(chǎn)生;窗臺邊角處也應采取防裂的措施，以免因裂紋的產(chǎn)生而引起雨水滲漏。

3結(jié)束語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化，可以很好的提高高層建筑的經(jīng)濟性和社會效益，隨著我國高層建筑的大量建設，結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化工作顯得尤為重要。結(jié)構(gòu)設計人員應依照安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的原則進行高層建筑結(jié)構(gòu)的設計工作，從而更好的滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對優(yōu)質(zhì)生活環(huán)境的需求。