高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的問題與應對措施分析

高蕉 張鑫

摘 要：隨著我國城市化進程的不斷深入發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴大，城市中高層建筑數(shù)量不斷增加，人們對城市建筑提出了更高的審美和質(zhì)量要求。相關(guān)建筑設(shè)計人員應當不斷優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能有效提升高層建筑建設(shè)水平。文章探討高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，分析高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中存在的問題，提出高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題的應對措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;問題;措施

中圖分類號：TU973.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）03-0004-03

0 引言

當前，我國社會經(jīng)濟發(fā)展速度不斷加快，人們的生活水平也不斷提高，對高層建筑也提出了更高的要求，為充分滿足人們對高層建筑審美需求，相關(guān)設(shè)計人員應當不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員除了要滿足人們對建筑審美的要求，還應當充分認識建筑安全的重要性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中只有充分考慮到高層建筑的質(zhì)量，才能更好的保障高層建筑的使用安全。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計師而言，應當積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計理念，在設(shè)計中充分考慮高層建筑的相關(guān)技術(shù)、質(zhì)量及空間規(guī)劃等，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，結(jié)合高層建筑相關(guān)技術(shù)的實際應用情況，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性，有效提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，進而促進高層建筑行業(yè)的不斷發(fā)展。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.1 層次性

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應當堅持層次性原則，其主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的整體層面，在對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計與構(gòu)思時，設(shè)計人員首先要對相應的工作進行分類，并確定不同工作的具體程度，從整體層面規(guī)劃建筑框架，并加強對細節(jié)部位的把控，有效保障高層建筑建設(shè)效果，同時也能夠充分體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中相應的特點。此外，在建筑行業(yè)人員應當有效保證建筑建設(shè)的層次性，不斷提高結(jié)構(gòu)性能，才能充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)的實用價值，同時，還應當提高建筑結(jié)構(gòu)空間的使用效率，結(jié)合客戶審美要求，提高建筑的舒適感。為充分發(fā)揮建筑設(shè)計相關(guān)功能，設(shè)計人員應當堅持層次性原則，提高自身的設(shè)計能力，并按照層次性原則合理安排設(shè)計工作，更好地體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特色。

1.2 美觀性

當前，在建筑行業(yè)的設(shè)計工作中，不僅要注重建筑的層次感和使用體驗，還應當充分考慮客戶的審美要求，從設(shè)計層面提高建筑整體的美觀度，如圖1所示。在建筑設(shè)計過程中，成功的設(shè)計能夠在保證建筑功能充分發(fā)揮的同時，提高建筑的視覺美感，體現(xiàn)出建筑的個性和特點。隨著人們生活水平的不斷提高，人們對建筑的美感提出了更高的要求，因此，建筑設(shè)計人員應當堅持美觀性原則，在建筑設(shè)計過程中融合美學理論知識，更好地提升建筑整體美感。美觀性原則是建筑設(shè)計中的重要原則，需要注意的是，設(shè)計人員應當在保證建筑設(shè)計合理性的基礎(chǔ)上確保建筑美觀，充分保障建筑的實用安全，更好的體現(xiàn)出建筑藝術(shù)特色。建筑的美觀可以給用戶提供更加舒適的體驗，同時也是城市文明建設(shè)中的重要內(nèi)容。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中存在的問題

2.1 圖紙設(shè)計不規(guī)范

建筑結(jié)構(gòu)是保證建筑安全的重要支撐體系，建筑結(jié)構(gòu)圖紙是建筑施工中的重要依據(jù)，圖紙內(nèi)容是否正確，是否充分考慮施工相關(guān)要求，對建筑工程建設(shè)有著直接影響。當前，在高層建筑結(jié)構(gòu)圖紙設(shè)計中存在不規(guī)范問題，部分高層建筑設(shè)計圖過于簡單，相關(guān)設(shè)計單位在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)圖時，相應的建筑整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃較為簡單，結(jié)構(gòu)中缺乏細節(jié)設(shè)計，未能按照要求注釋相應部分的建筑材料、標高等。施工人員難以理解設(shè)計圖紙內(nèi)容，加上設(shè)計人員與施工人員的技術(shù)交底不到位，使得施工人員對設(shè)計圖的理解存在偏差，進而導致建筑實際施工往往與設(shè)計要求不相符，對建筑施工進度與質(zhì)量有著很大影響。此外，由于部分結(jié)構(gòu)設(shè)計人員未能充分考慮到建筑結(jié)構(gòu)施工難易程度，相應的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙存在不合理情況，這就進一步增加了建筑施工難度。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，才能有效保障高層建筑的順利施工。需要注意的是，設(shè)計人員應當從建筑整體設(shè)計層面出發(fā)，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學、合理，并合理設(shè)計結(jié)構(gòu)細節(jié)，充分保障整體設(shè)計的合理性。但在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計不合理問題較為常見，比如地基基礎(chǔ)設(shè)計的不合理問題。在建筑工程施工中，只有選擇合適的地基持力層和基礎(chǔ)類型，才能有效保障建筑的安全性與經(jīng)濟性。

首先，在設(shè)計過程中，需要對地基進行選擇，但部分勘察設(shè)計單位存在對勘察工作不重視問題，進而導致設(shè)計人員難以充分認識到工程實際地質(zhì)情況，使得地基基礎(chǔ)設(shè)計不合理。其次，樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計中同樣存在不合理問題，作為建筑結(jié)構(gòu)中的重要支撐部分，合理的樓板結(jié)構(gòu)能夠更好地支撐建筑荷載力，但在實際設(shè)計工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員往往缺乏對樓板結(jié)構(gòu)配筋的充分考慮，進而導致樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計存在不嚴謹問題，使得樓板結(jié)構(gòu)實際應用中出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象，對建筑工程造成嚴重的安全隱患。最后，地下結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理對建筑整體質(zhì)量也有著很大影響。地下空間是建筑工程建設(shè)中的重點內(nèi)容，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應當高度重視地下結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，但在實際設(shè)計中，常常會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)墻壁厚度、結(jié)構(gòu)強度、防水性等設(shè)計不合理問題。

2.3 抗風結(jié)構(gòu)設(shè)計不足

高層建筑由于有著較高的高度，因此使用中往往會受到風力的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員應當充分考慮高層建筑的抗風性能，優(yōu)化抗風結(jié)構(gòu)設(shè)計。高層建筑對于外界風力而言，是一種擾動與阻隔，不同的建筑在風力影響下往往產(chǎn)生不同的振動類型。在這一過程中，高層建筑結(jié)構(gòu)整體需要承受相應的作用力，以免影響建筑整體安全[1]。但在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，往往會忽略風力因素對高層建筑安全的影響，尤其是建筑相關(guān)作用力的荷載設(shè)計方面，相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計考慮不夠充分，這就使得高層建筑使用中容易因風力影響出現(xiàn)裂縫問題，進而導致建筑主體結(jié)構(gòu)受到破壞。D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243

2.4 設(shè)計過于追求低成本

在建筑行業(yè)發(fā)展中，部分建筑單位往往為追求更大的建筑利潤，降低建設(shè)成本，會要求設(shè)計人員在設(shè)計中優(yōu)先考慮建筑經(jīng)濟效益。這就使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在失衡問題，對相關(guān)建筑要素的考慮缺乏考慮。設(shè)計人員過于追求低成本，就很難保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，按照相應的建筑設(shè)計內(nèi)容進行建設(shè)，則容易出現(xiàn)安全隱患。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題的應對措施

3.1 規(guī)范圖紙設(shè)計工作

高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，造成設(shè)計圖紙簡單、設(shè)計不合理等問題的主要原因，通常為建筑工程相關(guān)單位的圖紙設(shè)計工作管理不規(guī)范，因此，應當不斷完善結(jié)構(gòu)設(shè)計管理機制，規(guī)范圖紙設(shè)計工作，才能有效提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平[2]。對于建筑工程施工單位而言，應當充分認識到結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的重要性，在確定相應的設(shè)計單位時，應當提出明確的設(shè)計質(zhì)量要求，并在雙方協(xié)議中對設(shè)計工作進行協(xié)商，規(guī)范圖紙設(shè)計，以充分保障設(shè)計單位能夠高質(zhì)量完成設(shè)計工作。同時，設(shè)計單位也應當不斷提高自身的專業(yè)性，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的嚴謹與合理，充分考慮建筑整體的安全，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計細節(jié)，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計整體的科學性。在結(jié)構(gòu)方案選擇中，應當從科學性角度出發(fā)，結(jié)合相關(guān)影響因素，充分考量相關(guān)方案內(nèi)容，確保結(jié)構(gòu)方案能夠充分滿足建筑功能要求[3]。為有效提升建筑視覺效果，在圖紙設(shè)計中，還應當加強建筑現(xiàn)場勘察，結(jié)合建筑實際，舍棄建筑支撐構(gòu)件，在保證建筑安全的基礎(chǔ)上，采取大跨度結(jié)構(gòu)。若建筑結(jié)構(gòu)形狀復雜，相應的立面與平面不規(guī)則且較為復雜，可以采取設(shè)置縫的方式來形成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元等，提高建筑整體的觀賞性。

3.2 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性

為保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理，只有優(yōu)化結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)選型，才能充分保障建筑工程的安全與穩(wěn)定，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應當充分關(guān)注建筑基礎(chǔ)選型工作。在開展設(shè)計工作之前，設(shè)計單位應當做好建筑現(xiàn)場勘察工作，結(jié)合相應的勘察數(shù)據(jù)，充分掌握建筑工程現(xiàn)場地質(zhì)條件，才能保證后續(xù)設(shè)計工作的有效開展。根據(jù)建筑工程具體地質(zhì)條件，設(shè)計人員在進行基礎(chǔ)選型和設(shè)計時，要充分考慮高層建筑相關(guān)設(shè)計標準和要求，不能簡單考慮建筑或施工單位的成本要求，從而降低設(shè)計標準，影響建筑最終質(zhì)量[4]。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員應當強化質(zhì)量意識，充分考慮建筑居住體驗與使用安全，在保證建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化地基基礎(chǔ)設(shè)計、樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計及地下結(jié)構(gòu)設(shè)計等，充分保障高層建筑相關(guān)功能的有效實現(xiàn)。

3.3 優(yōu)化抗風結(jié)構(gòu)設(shè)計

為保障高層建筑的抗風性能，就要保證其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應當重視結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計，不斷優(yōu)化抗風結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效提升高層建筑抗風能力，進而充分保障高層建筑的使用安全。在高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中，應當充分考慮建筑工程施工要求，相應的伸臂結(jié)構(gòu)要嚴格按照設(shè)計要求進行施工，以保證高層建筑在受到水平作用力影響時不會出現(xiàn)傾覆性趨向，如圖2所示。同時，設(shè)計相應的減震系統(tǒng)，進一步減少風力對高層建筑的影響[5]。減震系統(tǒng)主要涉及剪力墻、樓板及耗能支撐等部件，保證相關(guān)部件位置合理，可以有效實現(xiàn)減震耗能目的。高層建筑很容易遭受較大的風壓，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應當充分考慮高層建筑受風壓影響較大部位的穩(wěn)固性，并結(jié)合風壓等級，作出針對性設(shè)計。

3.4 重視建筑施工質(zhì)量

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員往往會受到多種因素的影響，由于在設(shè)計中更加注重建筑經(jīng)濟效益，缺乏對建筑工程質(zhì)量的考慮，進而使得建筑使用中存在嚴重的安全隱患。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員而言，應當充分認識到建筑質(zhì)量的重要性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應當明確建筑施工相關(guān)參數(shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙中詳細標注建筑抗震等級、抗裂等級及施工材料等。這樣在建筑后續(xù)施工中，質(zhì)量監(jiān)督部門與施工人員便能夠更好的了解相應的施工要求，進而充分保障高層建筑工程建設(shè)質(zhì)量[6]。

4 結(jié)語

總之，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是工程前期重要的工作內(nèi)容，對高層建筑工程建設(shè)質(zhì)量有著直接的影響。針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，需要加強建筑工程現(xiàn)場勘察工作，結(jié)合高層建筑性能相關(guān)要求，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性與科學性，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，有效保障高層建筑工程質(zhì)量，進而推動高層建筑工程的不斷發(fā)展。

參考文獻

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[2] 卡米力·外力.高層建筑結(jié)構(gòu)選型設(shè)計及建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計策略[J].綠色環(huán)保建材，2021（4）：69-70.

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Analysis of Problems and Countermeasures in Structural Optimization Design of High-rise Buildings

GAO Jiao1， ZHANG Xin2

（1.Shenyang Urban Construction University， Shenyang Liaoning 110167;

2.Tianjin Haishun Traffic Engineering Design Co.， Ltd Liaoning Branch， Shenyang Liaoning 110000）

Abstract： With the continuous in-depth development of China's urbanization process， the scale of urban construction is expanding， and the number of medium and high-rise buildings in cities is increasing， people put forward more aesthetic and quality requirements for urban architecture. Relevant building designers should constantly optimize the structural design of high-rise buildings in order to effectively improve the construction level of high-rise buildings. This paper discusses the structural design principles of high-rise buildings， the problems existing in the structural optimization design of high-rise buildings are analyzed， the Countermeasures for the structural optimization design of high-rise buildings are put forward， for reference.

Keywords： high-rise building; structural optimization design; problems; measures

收稿日期：2022-01-14

作者簡介：高蕉（1979—），女，滿族，遼寧沈陽人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243