摘要：文章从高层住宅结构设计优化的目标、作用、特点以及要求入手，重点介绍了高层建筑结构优化设计内容、方法和应用分析，进一步提升高层住宅建筑结构合理性，满足人们日趋改善生活环境的需求。
关键词：高层住宅建筑；结构设计；优化
随着国民经济的大力发展，人民的经济收入水平也随之得到较大的提升，对于改善生活的追求也愈发迫切。与此同时，城市建设的速度也在不断加快，越来越多高层住宅建筑屹立在城市周边。目前我国的住房问题仍然是当前广大人民最关注的也是矛盾最突出的问题，高层住宅建筑更是多数人会涉及到的关注和议论对象。因此，在开展高层住宅建筑结构优化设计时，要关注设计的建筑内部空间优化与结构合理布置保持高度协调性、统一性，必须同时兼顾其安全性和实用性方面的需求同时实现，最终是整个建筑项目在经济性、外部美观上也能取得令人满意的效果。从长远来看，高层住宅建筑投入运营后，居住在其中的人们安居乐业，生活、财产安全都与其密不可分地联系，所以，从事高层住宅建筑结构设计的设计师一定要熟练掌握运用设计规范，并持续做好结构设计优化工作，从而不断提升设计水平和住宅建筑的完工质量。
1高层住宅结构整体设计优化的主要意义
人们在日常生活中常见的高层住宅建筑，其内部的构造系统是比较复杂的，所以在考虑实施结构优化设计的过程也就是要充分结合多个方面的关键因素，这里需要涉及多方面内容。总体上来说，采取高层住宅建筑结构的设计优化多数从两个角度来区分，一是整体结构，二是局部结构。而进一步划分，整体结构设计还可以分为：基础结构优化设计；地上结构优化设计；总体架构维护设计；细节架构维护设计。
首先，要确立高层住宅建筑结构设计优化总体目标，负责项目设计的工程师，要注意切合当前设计图纸反应出的结构布局要求，加强工程造价全面有效控制，提升建筑材料套料利用率，对工程机械的使用效率进行优化，工程建设过程推进顺利高效。按照一组不全数据来看，加强住宅建筑设计优化并采取有效措施，可以降低施工成本不少于5%，最大幅度甚至可达到30%。所以，持续加强推进建筑结构设计优化措施，这可以对施工建筑企业带来非常可观的经济收益，另一方面也能够促进建筑施工技术的发展与提高，为社会发展作出贡献。
2高层住宅建筑结构设计优化的主要作用
开展结构设计工作，对于住宅建筑来说，要从设计成本控制要求、客户需求以及建筑安全稳定性角度出发，在充分统一完善上述问题解决方案后，就需要进一步考虑建筑结构设计协调性与效益收入。越来越多的新技术得到应用，首先，采取的住宅建筑优化设计理念相较于传统设计方式来说，可以达到明显减少施工成本投入的目的。第二，采取科学合理的建筑结构设计优化方案，不仅要求全面符合质量安全标准规范细则，还要从基础角度对提升施工材料套料利用率有非常重要的积极促进作用，更有效地发挥出建筑材料的外观特性，从而在建筑空间利用与整体结构协调性上实现互相映衬的效果。第三，住宅建筑结构设计优化可以弥补前期招投标合同设计阶段考虑不足之处，防止后期发生设计频繁修改对施工成本和周期控制带来影响。所以，从根本上说，建筑结构设计优化的作用是非常明显的积极作用，意义重大。
3高层住宅建筑结构设计优化的主要特点
开展建筑工程结构设计工作，首先要识别设计要求中主要功能条款和安全质量标准等方面的要求，就建筑风格来说，还要借助设计手段实现想要达到的建筑艺术风格，并完美地展现出来。而建筑结构方面要求尽可能达到完美主义的施工效果，这就必须对建筑结构设计进行最大限度的优化和完善。前文所提到的建筑结构优化设计，是从两个角度实施的一个是整体结构设计优化，另一个是局部结构设计优化。在一个高层住宅建筑前期规划阶段，对于整体设计方案，防地震设计方案以及和棚户区改造方案都能借助结构设计优化的套路来实施。在具体的设计项目应用上，合同初期到就要启动设计优化布置任务，特别是基础结构设计优化方案考虑方面，采取多套预案，优中选优的原则进行。局部结构设计优化方面，熟练运用计算模块的策略，特别是局部结构、建造围护、外观风格等一系列优化设计进行综合评估，得到最优方案。如果难以结束计算完成数据提取，那就借助概念设计方案模拟效果来完成。
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4高层住宅建筑结构设计方案优化的工作内容
4.1建筑物结构周期性的折减系数
在高层住宅建筑整体设计计算时，多数需考虑建筑主要构件的刚度要求，但不考虑非承重墙的因素，具体施工阶段大量填充墙体参与作业，所以实际刚度会超过设计刚度要求，也就直接导致计算周期大于实际周期。进一步计算时如果得到的整体结构剪力小于设计规范，住宅建筑安全性指标将难以达标。因此，进行一定程度的周期性折减计算是非常有必要的。不过高层建筑物的框架结构一般不能利用折减计算的方式。
4.2对建筑物结构的耐久性设计进行优化
在做住宅建筑设计前期，大多数方案中对全面综合地考虑建筑物耐久性指标方面存在缺陷的，最终会造成建筑整体设计规范性要求无法满足目标等级。如果建筑物设计功能需要或者技术规范性要求难以实现时，在方案优化上只能舍弃经济性指标的执著。要结合高层建筑实际遇到的设计难题和工程现状综合考虑，制定合理的优化方案，达到实施预期效果。
5高层住宅建筑结构设计优化的主要路径
5.1搭设优化设计结构模型
建筑结构设计工作前期，首先要从3D模型建立开始着手，并充分考虑优化设计主要内容。因此，结构设计的参数设置，要与本身结构实际特性和优化目标进行结合，这里要对形成的目标要求和约束条件进行充分融合。具体操作上，首先对设计中常规化不会产生明显浮动，即使发生修改也只需局部调整就可以确保性能的参数先设置成预定数，这样有效减少设计计算负荷；为减少成本投入，在设定目标函数时，要从数据库中调出符合预定条件要求的钢筋截面积和梁、柱截面参数。设置约束函数时，要对前度和稳定、截面参数、整体架构、单元组建、正常运行等一系列约束参数进行设置。参数选取要结合实际需求，满足规范。
5.2结构优化设计的测算方式
建筑结构变化不规则，在开展设计时要考虑很多变量，并且有许多非线性的约束条件，结构优化测算时通常会把约束条件进行分解转化，变成各种无约束条件再开展下一步工作，常用的测算方式是拉式乘子法、复合形法。依据上述测算方式设定优化程序，按程序要求逐步展开设计工作，得出相应的输出数据，结合实际结构情况和规范要求展开系统性分析，直至得到最理想的方案。
6高层住宅建筑结构设计优化的应用需求
6.1建筑方案初期综合考虑结构优化设计
一般高层住宅建筑设计使用寿命介于50～100年，是一个漫长的周期，必须确保其在设计使用寿命期间的功能需求、结构稳性得到保证。所以，随着前期住宅建筑结构设计开始相应的优化设计方案也需要同步开展，以改善建筑材料及结构合理性利用率为目标，对减少设计差错率和降低工程成本投入有非常重要的促进作用。
6.2对结构进行概念优化设计
通常做住宅建筑物设计时，备选方案较多，而且即使采用同一种结构布置方式，如果结构符载、建筑材料和设计规范不同，参数设定上差异较大。单纯的计算机设计方案无法完成对比，只有设计工程师按照实际设计经验来选配对比。利用概念优化的设计途径，可以模拟算出建筑结构内应力预计分布情况，还有各种荷载情况下对建筑结构造成破坏影响等。从预算设计效果得到的反馈，对后期开展结构设计布置起到很好的促进效果，有利于建筑施工原材料选用和实际施工建造控制，提升结构刚度均匀度，结构布置完美对称，增强抗震结构设计效果。结构的概念优化设计对于防震等自然灾害有非常好的作用。
7结语
高层住宅建筑工程设计建造在外观要求、舒适度、成本控制、质量安全可靠及施工高效等方面要做好充分的结合以及平衡工作，这是优化设计的指导思想。在开展建筑结构优化设计任务时，要加强设计理论和实践操作的结合，完成最佳的高层住宅建筑设计方案。
参考文献：
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[3]范登辉.浅析住宅建筑结构设计的优化分析[J].智能城市.2017.07：171.
论文作者:陈建伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
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