摘要：对于当前我国城市中的高层建筑来说，加强对于高层建筑结构的设计优化、提升其设计的水平是极为必要的。本文就重点在满足规范的条件下，做出了相应的优化工作。针对这种高层建筑结构设计的优化及注意事项进行了简要的分析和探讨。
关键词：高层建筑 结构设计 优化措施
前言
在高层建筑结构设计中，提高高层建筑结构的安全性是一个重要的课题。当前阶段我国经济发展势头迅猛，城市化的特点越来越明显，高层建筑的优势日益显现出来，做好对高层建筑结构设计的研究，对于提升高层建筑建设水平有着深远的意义。
1 现阶段高层建筑结构设计的特点
1.1 建筑设计中水平荷载
在高层建筑结构设计中，可以从以下两个方面来分析水平荷载问题，一方面，楼房自身重量和建筑楼面所承受荷载作用于竖向构件中，其所引起的轴力和弯矩数值与建筑物高度的一次方成正比关系。另一方面，对于某一特定高层建筑物来说，其竖向载荷能力已经是定值，而在水平载荷的数值会随着建筑结构的动力特性的变化而变化。
1.2 建筑设计中轴向变形
在高层建筑的结构设计中，建筑物竖向载荷的数值一般都比较大，如果设计时考虑不周，会在柱体中引起一定轴向变形，对连续梁弯矩有一定的影响，这种情况会减少连续梁中间支座处的负弯矩值，而端支座的副弯矩值和跨中正弯矩则会出现增大的情况；在建筑设计中，需要根据轴向变形来计算相应的数值，对预制构件的下料长度进行细致的调整；有关轴向变形的问题，还会影响到构件的剪力和侧移的幅度，从而引起建筑设计的安全问题。
1.3 建筑设计中结构延性
对高层建筑物来说，它直对于一些较低的建筑物有更为柔和的建筑结构，在一些突发震动情况下会产生较大的变形。为使建筑结构在塑性变形后仍然具有良好的变形能力，避免出现建筑倒塌，我们在建筑设计时要采到一定的措施，以保证高层建筑的结构具有适合的延性。
2建筑结构设计中存在的问题
建筑结构设计中存在的问题主要有：（1）抗震设计不符合标准的问题。近年来我国在建筑领域颁布了很多政策，其中《建筑抗震设计规范》对我国建筑抗震度进行了明确的规定，即在小型地震中建筑物不损坏、中型地震中可以对建筑物进行修复，大型地震中保证建筑物不会倒坍。但是现阶段我国建筑工程的抗震性还无法满足抗震标准，这在很大程度上影响了我国建筑工程的快速发展。一些建筑工程项目中的结构设计人员，在设计过程中没有重视建筑物的抗震性，导致建筑工程项目建设的抗震度不符合相关规定中的标准，对人民群众的生命财产安全构成严重的威胁。（2）环境因素的问题。工程结构设计在考虑结构稳定性和安全性基础上，还需要全面考虑外部环境因素，包括空气湿度、温度和土质结构等，但就现状来讲，环境因素往往会被忽略，而这些因素对结构构件会产生重大的负面影响。不仅无法强化工程结构的稳定性和安全性，而且也会对工程结构带来巨大隐患。
3高层建筑结构的优化设计注意事项
3.1超高问题
超高问题是目前高层建筑结构设计中非常突出的一类问题，这类问题的存在直接影响着高层建筑的安全性。高层建筑超高问题主要是指多高层建筑设计建设单位违反相关制度和标准规定要求，过度增加高层建筑高度，从本质来讲，增加高度有利于建筑商获取更高利润，但同时对于建筑安全而言，一旦过度增加建筑高度对建筑结构的影响是突出和直接的，对高层建筑的稳定性和抗震能力会造成较大干扰。
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3.2忽视了对于相关标准的关注
对于这种高层建筑结构设计优化工作来说，其虽然可以说是在原有的基础之上进行创新和完善，但是这种创新和完善工作也并不是毫无限制的，任何优化设计工作的采用也必须要依据于相应的标准和规范进行，尽可能的避免各种违反标准和规范问题的产生，这也是当前很多设计人员在具体的设计优化中容易出现的一个问题，很多的设计人员为了过分的求好求快而导致其相应的优化结构超出了相应标准和规范的限制，进而也就很可能会影响到高层建筑的一些关键指标，尤其是安全性和稳定性来说更是如此，比如说如果相应的设计人员对于相应的结构美观性比较关注的话，必然就有可能对于相应的安全性产生影响，这一问题也应该引起人们的高度重视
3.3高层建筑的结构刚度设计
在高层建筑结构设计中，楼层竖向结构的规则性以及楼层平面的刚度都是设计中容易出现问题的环节。由于不同设计师的设计理念存在较大差异，使得设计结构会因为过程的不同而导致最终的经济指标也各不相同。打个比方来说，有些设计师在高层建筑结构设计中，单纯的追求建筑外形的特立独行，而忽视了最重要的抗侧移刚度对整栋建筑的影响，使它的安全性以及稳定性得不到保障。
4高层建筑结构设计的优化方案
4.1结构模型的设计
首先需要设计出一个基本的、初步的结构模型。第一个阶段是选择变量，在一般情况之下一些常用的数据指标，诸如预期建设生产的损失参数、结构设计的目标参数、房屋的价格参数以及房屋建筑的结构可靠性参数等等，是重要的变量指标，同时也是房屋结构设计当中需要重点考虑的环节。设计人员应当采用考虑因素比较少的并且变化幅度较小的指标作为主要的衡量参考指标，这样整个房屋结构设计优化的难度就会大大降低、工作强度也会随之降低，设计者也就可以更加准确的找寻出最佳的设计方案。第二个阶段是确定相关的设计函数，设计者应当在大量的函数和指标当中确定得出与房屋的钢筋尺寸以及横截面积最为相应的一组函数指标，并且对各个组别的函数性质进行分析，力求降低工程成本。最后一个阶段是针对结构设计的条件进行衡量，由于房屋建筑自身的特点，对于耐用性和结构稳定性要求严格，所以设计者需要对房屋整体构架的稳定性、房屋尺寸、结构刚性、局部受力限制、房屋结构墙体的缝隙限制、结构变形限制、整体构架的体系规格系数、单元零件的规格指标、结构确定程度以及构件的可塑性等等进行分析。在实践之中还应当结合建筑的具体情况，分析、比较目标和约束条件，保证结构设计可以得到优化、可以符合相关需求。
4.2合理布局地震外力能量的传递吸收途径
这是提高高层建筑结构抗震能力的第一步。通过这样的布局，当地震发生的时候，支柱、墙、梁受到相应的破坏，并且它们的破坏是呈弯剪破坏的。同时，连梁出现变化，在梁端呈现出塑性屈服的状态，不过，在这种状态下，连梁还具备较大的变形能力。在这样的布局之下，如果发生地震的话，墙段在充分发挥其良好的抗震作用之前，根据强墙弱梁的原则，它能够使得墙肢的承载力得到相应的加强，从而引起墙肢的剪切应力遭到相应的破坏，避免遭到地震带来的损失，提高了整个高层建筑结构的抗震能力。
4.3设置多道抗震防线
该方法的基本出发点是：当发生地震的时候，延性较好的构件的首先达到屈服，发挥抗震的作用，同时其他的构件也发挥着抗震作用，只不过还没有得到屈服，不会受到巨大的影响。事实上，只有第一道抗震防线屈服之后，其他防线才可能屈服。所以，为了提高建筑物的抗震性能，在设计的时候，可以设置多道防线，设置一道、二道、三道防线，如果条件允许，还可以设置更多道防线，这样有利于提高整个高层建筑的抗震能力。
5结语
做好高层住宅建筑结构设计的优化意义重大。作为相关的设计人员，需要充分掌握高层住宅建筑结构设计优化的要点，并不断进行学习和深造，从而进一步提高自身的结构设计优化水平，从而指导高层住宅建筑结构设计工作的更好进行。可以预见的是，随着我国高层住宅建筑结构设计优化工作的不断提升，将会使得我国未来建筑行业具有更加广阔的发展空间和前景。
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[3]彭志强.高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计探讨[J].住宅与房地产，2018（11）：124.
论文作者:管锦虎
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/23
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