摘要：高层建筑中的结构设计需要考虑很多因素。这其中包括经济成本、开发方的要求、材料的选取等。用钢量材料成分比重可以体现设计方案的优劣。例如，在建筑整体可用性和安全性可以得到保障的情况下，在相应控制条件下选择含钢量的多少。企业之间投标竞争过程较为激烈，所以节省用钢量是相当重要的。应该进行用钢量数据的提取、比较、整合、统计工作。这为后续工程进展打下了良好的基础。本文选用的实例是楼层总数的高度在百米之内（25~33层）的情况，描述了主要构件、类型、设计思路和重点、对比分析包括安全性和含量要素（含钢量）等。
关键词：高层住宅；结构设计；优化方法
1高层住宅建筑结构设计的要求
1.1安全性和稳固性
建筑结构是建筑的骨干，作为建筑的支撑起着十分重要的基础作用，与住宅居民的生命财产安全息息相关，一座好的住宅建筑首先要考虑的就是安全性，尤其是高层建筑，要考虑到结构设计的方方面面，考虑到每个构件，构件之间的联系以及建筑整体的稳固可靠，确保建筑结构设计符合国家规范规定的设计标准。
1．2舒适性和功能性
高层住宅建筑的实用性就是为人们提供高品质的居住场所，并满足人们对于住宅建筑的功能需求，高层住宅建筑的结构设计也要满足这一基本需求，实现建筑的舒适性和功能性，在结构设计的过程中，对于建筑的内部空间设计、平面布置、外立面设计等等都要做详细的规划，使人在居住时从视觉到居住体验都能感受到建筑的美观与舒适，从而实现提高人们生活质量的目的。
1．3经济性
经济性是住宅建设必须考虑的决定性因素，经济性对建筑结构设计的影响也是不容忽视的，要通过结构设计的优化来增强建筑的经济性，对建筑使用的材料、设备、工具等资源进行合理的配置与优化，尽量降低建设成本，控制建设投入，尤其是对于一些建筑的稀缺材料的使用，可以通过建筑结构设计的优化控制这部分材料的使用，不仅能够降低建设成本，还能提高建设效率，对于缩短建设工期也有一定的促进作用。
2高层建筑发展的未来趋势
2．1新型材料的应用
随着现代科学技术发展水平的不断进步与提升，高层建筑领域中高性能混凝土材料的研究与开发力度不断提高，产生了一系列具有突出性能优势的新型材料，并对改善传统混凝土材料强度、韧性缺陷起到了重要作用。高强度混凝土材料的应用能够有效减少高层建筑结构施工中的关键构件尺寸，进而降低结构自重，提高结构安全性与可靠性水平。除此以外，高层建筑领域钢结构中FＲ钢的应用能够显著提高高温状态下的结构强度，降低钢结构材料防火保护层厚度，对控制钢结构成本造价，提高高层建筑综合经济效益有重要价值。
2.2智能建筑技术的发展
众所周知，高新技术产业与现代建筑技术的不断融合促进了智能建筑的兴起与发展，智能化建筑已成为目前高层建筑领域中主流发展方向与趋势之一。智能建筑技术的主要构成要素包括四个方面，分别为建筑、装备、经营以及服务，要求上述四个要素分别优化并相互联系，以达到最佳组合，获得具有高功能、高舒适度以及高效率的建筑物实体。现代智能建筑应当涵盖包括设备自动管理系统、办公自动化系统以及通讯网络系统在内关键系统技术，并通过现代4C技术的应用，构成一套完整的智能化建筑结构系统，从而面向社会大众提供安全舒适的生活工作环境。而随着智能建筑技术的不断发展，建筑设计人员必须高度重视智能建筑中基本要素的内在联系，以最优化的设计方案面向受众提供高度安全、便利快捷且优雅舒适的环境空间，满足多样化的功能需求。
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3高层住宅建筑结构设计优化要点
3．1高层住宅建筑结构的平面设计
在高层住宅建筑结构的平面设计中要着重考虑建筑的受力与传力的均衡性问题，结构设计要保证建筑在承受较大压力时避免因受力不均而导致的建筑抗震性能损失的现象，因此要求结构的平面设计尽量简单、规则，具体应做到以下几点：（1）平面设计要遵循简单、对称、规则、均匀的设计原则；（2）控制结构的长宽比以保证平面结构的刚度，保证平面的宽度，限制平面的长度，对长矩形平面的使用加以控制，以避免产生过大的扭转效应；（3）尽量避免使用角部交叠和细腰形平面，这种平面链接较弱，协同工作能力差，如果在较复杂的高层结构中使用这种平面，那么要注意对其楼板进行加固，保证结构设计的有效性；（4）平面的角落区域和凹角部位不宜设置电梯，电梯应尽量布置在剪力墙筒体上以确保电梯运行的安全性；（5）高层建筑中如沉降缝、伸缩缝等结构设置，会衍生出独立的结构单元，这些结构单元要保证平面形状的规则性、刚度的对称性，才不会使建筑在地震中受到损害，针对刚度偏心的问题，应当在设计时采用精细的内力分析法，对结构进行精准计算，确保结构的稳定性。
3．2高层住宅建筑结构的竖向设计
高层住宅建筑的楼层会越来越高，为保持建筑的稳固性，增大建筑刚度的同时所需要的竖向荷载也就越大，并且随着建筑高度的增加，侧向力也在不断加大，导致倾覆力矩和剪切变形也随之增大，在竖向设计中首要解决的问题就是避免因承载力、楼层刚度的突变而产生的薄弱层，一旦建筑中存在薄弱层，那么发生地震时首先薄弱层会遭到破坏，影响建筑整体的稳固与安全。因此在竖向设计时要注意建筑立面尽量选用矩形、梯形等规则形状，保证结构的形状稳定，在设计时使结构的承载力和刚度自下而上逐步减小，均匀变化。比如合理布置剪力墙、控制剪力墙的轴压比值、控制混凝土的强度等来保证结构具有良好的延展性，提高结构的抗震性能。
3．3高层住宅建筑结构设计的控制参数
控制参数对于结构设计来说具有非常重要的作用，它直接影响着建筑结构的安全性，因此对参数要控制在一个合理有效的范围内，以提高对结构整体的控制率。这些参数包括各种比率，剪重比、轴压比、刚度比、周期比、层间位移比等等，不同的参数支持着建筑不同的功能。比如：剪重比主要为限制各楼层的水平地震剪力最小值，避免结构出现薄弱部位，以确保周期较长的结构的安全，如果剪重比值不能满足规范要求，可以适当增大墙、柱等竖向构件的截面面积来进行调整；轴压比反映的是墙、柱的受压情况，主要为控制结构的延性，可以通过增大墙、柱截面或者提高楼层墙、柱混凝土强度进行调整等等。
3．4高层住宅建筑结构的抗震设计
抗震设计是保证建筑结构稳固的设计重点，在对高层住宅建筑进行抗震设计时要综合考虑建筑的性能，对其稳定性、刚性、延展性、承载能力进行分析，加强薄弱环节的抗震措施，使建筑形成一个完整的抗震体系，达到最佳抗震效果。首先高层住宅结构设计要同时具有一定刚性和弹塑性，以避免地震时建筑结构发生无法修复的变形；其次结构设计要避免刚性过大，以承受的住多次余震的侵害；再次结构设计要具备延性良好的分体系，以避免结构刚性不足而致使建筑整体崩塌。抗震设计的关键在于把控好住宅的结构规则，尽量让几何中心与刚心重合，提高住宅的抗震能力。
4结论
高层住宅是我国城市化建设和经济发展的必然产物，其实用性、经济性为我们的生活带来很大的便利，高层住宅的建设也会随着我们生活脚步的加快而越来越多，需求也会更加多样化，对于高层住宅建筑的结构设计也会提出更多、更新的要求，对高层住宅结构设计的优化是设计工作的一项重点，需要我们不断去完善、创新，进一步加强高层住宅的安全性、稳定性，为居民提供更加可靠舒适的生活环境。
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论文作者:胡伟男
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：建筑论文; 结构设计论文; 高层住宅论文; 结构论文; 建筑结构论文; 刚度论文; 平面论文; 《基层建设》2017年第12期论文;