摘要：高层建筑结构多为钢筋混凝土高层，无论是结构安全可靠性还是功能性要求，都比普通建筑物要高很多。实践中，应当加强高层建筑结构设计，确保设计方案的科学合理性，同时这也是高层建筑结构安全可靠、经济合理的重要保障。本文将对高层建筑结构设计优化措施进行分析，并在此基础上就如何确保高层建筑结构方案的合理性进行论述。
关键词：高层建筑；结构设计；合理性
1 高层建筑结构优化设计
1.1 强化结构计算与建造
在计算高层建筑结构时，应当着重考虑以下问题。①注重对结构计算结果的分析判断。高层建筑在完成结构计算之后，需要对计算的结构进行进一步的分析与研究；②确保楼板正确计算方法与结果准确；③准确计算荷载，坚决杜绝出现失误；④对计算结果进行调整。高层建筑的结构计算在完成之后，除了要对高层建筑结构计算的结果进行相关内容的分析判断之外，还要根据计算结果以及分析判断所得到的结论对计算结果进行适当的调整，以此使得最终的计算结果更加的符合实际要求。基于构造视角来看，应当重点考虑如下事项。①构件配筋率正确与否，是否能够有效满足建筑抗震要求；②保证钢筋质量满足工程建设要求，并且符合在各位置延伸、锚固以及搭接的长度要求；③避免屋面因温度应力影响而导致墙体出现裂缝。
1.2 基于抗震要求进行优化设计
在当前高层建筑结构设计过程中，抗震性是最基本的要求，抗震设计是高层建筑结构设计的重点。一般而言，多层的砌体建筑结构，以横墙或者纵横墙承重结构方式为主，同时还要做到纵横墙上下连续、均匀对称。对于高层建筑结构，尤其是楼梯而言，应当尽可能的布设在房屋转角处，这有利于避免地震灾害发生时是偶到严重的影响。针对地震造成的破坏引发的影响相对比较小；相反，如果建筑物的自重非常的大，因此大大增加了相应地震效应。
1.3 最大限度地减少不必要的损失
①设计人员需对细部位置加强优化设计。对于高层建筑结构而言，其设计过程中。既要注重结构整体的协调性，也应在结构细节部分基于高度的重视。比如，实践中为了能够有效减少钢筋的用量，建议用冷轧取代普通钢筋使用，采用该种基础设计思路和方法，并且提供高层建筑对地震剪力抵抗能力，同时这也是降低成本以及实现其经济效益的有效途径和方法。②现浇板设计过程中，可将异形板进行细分成方形板，避免建筑物受力不均匀，使得完工后的现浇板断裂病害发生的可能性得以减少。实践中，我们应当不断提高结构设计人员自身的素质和技能，并且加强关注抗震性能。
2 高层建筑结构方案的合理性分析
在对高层建筑结构方法合理性进行分析时，应当采用典型的建筑结构体系进行深入的探究。以悬挂结构为例子进行分析，采用吊杆将各层楼盖预先分段处理，然后在将其悬挂于主构架之上，从而形成稳定性比较好的结构体系。事实上，主框架与矩形框架非常的接近，其做承担的主要是侧向+竖向荷载，并且将承载的负荷有效的传至基础层。从结构分类来看，矩型结构可以细分成矩形框架结构以及矩形桁架结构。前者以楼梯以及电梯井构成的箱形截面矩形柱最为常见，或者是大截面实体柱。在高层建筑项目施工建设过程中，采用高刚度的矩形框架来承载荷载；上层与下层空间，矩形框架视为二级结构，其可以将荷载从二级结构有效的传给一级结构，这有利于减小自身承受的负荷。同时，构件截面并不大，实践中有利于促进建筑结构灵活布局。对于紧靠上层的矩形梁楼层而言，可不设柱，使其成为一种相对较大的空间，用于满足高层建筑工程项目施工建设要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆就矩形桁架结构而言，其悬臂悬臂桁架的组成，主要包括两部分：①大截面斜杆；②竖杆，而且所承受的是竖向以及水平两个方向上的负荷。其中的悬挑结构，有特殊的造型要求，既要外观非常的特殊，而且具有非常强烈的艺术性；同时，外柱截面非常的小，加之四面比较开敞，这在很大程度上使得建筑结构效果得以提升。以核心筒为中心，进行悬挑制作，这样核心就能够有效承受所有的负荷，围绕核心筒创造出没有垂直支撑的模式，这样可以使得室内空间变得灵活多样。
3 结构体系分析
高层建筑工程项目施工建设过程中，根据结构内部空间的其功需求以及属性等特点，可以使建筑平面发生较大的变化。基于小空间的平面布局和设计方案来看，该种结构设计模式比较适用于我们日常的生活，比如宾馆、普通家庭住宅等；对于办公室结构而言，其设计过程中对空间大小的要求不一致，这有利于实现办公室的多样化需求。商场、餐厅以及展览厅等，必须有可人性化分隔的空间。近年来，出现了一些新颖的结构体系，比如悬挂以及悬挑等结构，可从多方面满足业主的个性化需求。实践中可以看到，因结构组成比较复杂，而且设计要求较之于普通建筑要高很多，所以结点形式呈现出多元化的特点，这也在很大程度上导致刚接、滑动结构更加的复杂。事实上，上述体系的特点和高工艺要求，即当今高层建筑设计的新型突破。某高层建筑结构设计层高共计九层，整体高度为 34m，长度为 85m。其中，一层为餐厅，2~6 层均为住房，7~9 层作为会议室、活动室。在进行结构设计过程中，严格按照七度区进行设防，其中特征周期以及地震加速度分别为 0.45S 和 0.10，主体采用的是现浇钢筋混凝土框架结构。在对高层建筑结构进行分析时，整个结构分成两个单元，通过设缝的方式将上述单元设置成 42.7m 的长度。由于本高层建筑工程项目室内墙体非常的多，因此边柱和中柱均需承受非常大的荷载。在该高层建筑工程项目底层柱上采用 C40 规格的混凝土，在起初试算过程中，第一周期是扭转周期。根据技术规程中的相关规定，结构扭转是第一自振周期是 Tt与平动为主的第一自振周期 T1 之间的比值，某高度的建筑该比值不可超过 0.9。在起初试算过程中，Tt 与 T1 比值，超过规范要求。针对这一问题，可采用以下方法对其进行调整和改进。比如，加大角柱、让中柱和边柱横截面积减低，并且对底层角柱横截面积进行适当的调整；同时，还要对底层的中柱横截面积、底层边柱横截面积进行适当的调整，使其稍大一些。通过对结构进行试算，第一周期是平动周期，Tt/T1 之间的比值为 0.87，这样可以满足规范要求，并且使整个结构得以顺利施工建设。需要强调的是，一旦框架柱横截面积超过了规范要求，则会对下面的楼层平面应用功能产生不同程度的影响。比如，卫生间与房间的框架柱截面过大，会对其实际应用功能产生影响。在建筑结构优化设计过程中，通常采用传统的设计理念和经验方法、原结构规范等，对其结构类型进行规定以后，并严格按照规范对横截面积的位置、大小进行确定 通常按照实际建筑平面、功能对高层建筑构件位置进行确定，一般先确定截面以及剪力墙尺寸，然后再进行复核计算。如果截面大小不符合实际情况和构件位置要求，则需对其进行重新调整、释放核算，直至构件数量、位置和截面大小合适为止。在该过程中，应当进行多次计算和优化调整，同时这也是体现了高层建筑结构设计的合理性及其重要性。
4 结束语
面对日新月异的技术进步,面对越来越高的高楼,面对越来越复杂的结构体系及建筑平面功能,结构工程师在结构选型、结构布置方面(结构方案的合理性方面)面临着越来越多的挑战。我们只有本着经济、合理、技术先进的原则,在满足建筑使用功能及结构安全前题下,结构方案合理性的判定主要依赖于经济指标之比较,具体应综合考虑投资、工期、施工经验、空间效果、使用面积和结构性能等综合效益指标来作出判断。
参考文献
[1]陈国友.试述高层建筑结构设计的优化[J].信息化建设，2016（01）.
[2]呼延劲松.高层建筑设计方案的经济合理性思路构架和探索[J].中国新技术新产品，2016（11）.
[3]邓峥云.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].山西建筑，2016（05）.
论文作者:冯甲全
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/6
标签：结构论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 高层论文; 截面论文; 合理性论文; 结构设计论文; 《基层建设》2017年第20期论文;