摘要：在当前社会中，建筑结构设计的优化方法已经非常的多。例如当前较为流行的剪力墙结构，就是一种较为合理的优化方法。而随着时间的发展，为了能够应付更大的建筑需求，还出现了框架剪力墙结构等在剪力墙结构上延展出来的结构。这一类结构就显得非常实用。由此可见，我国的建筑结构设计是在不断的发展的。本文就从当前城市高层建筑的一般结构体系入手，来探究如果对建筑结构设计进行全面的优化。
关键词：建筑结构；优化设计；体系分析；方案应用
建筑是人们生活中最为重要的一个部分，其建筑结构的设计上，却一直差强人意。其主要的原因就是原本的体系已经较为固定。一旦进行更改，那么其所需要改正的数据就较多。但是随着时代的发展，人们对于建筑的要求越来越多，这就让建筑行业不得不得进行结构设计的优化。
一、城市高层建筑的一般结构体系
在当前来看，我国的高层建筑也获得非常全面的发展，已经不再是单一的高层建筑，而是发展出了超高层，高层超大型，超高层超大型等类型的建筑。这些建筑对于结构的设计要求是非常严格的。根据不同类型的建筑，其所使用的结构设计一般也是不同的。例如在超高层超大型建筑中，一般还是要使用框架剪力墙体系，因为这个体系的承重能力最好，而且稳定性不错。接下来，笔者就为大家介绍一下这几个体系：
1.1 框架一剪力墙体系
所谓的框架剪力墙结构其实就是将建筑结构现场化，而这种现场式的建筑形势主要是将板墙和板墙之间通过预制或者是半预制的方式进行连接，并且将现场配置这种方式作为建筑的主要形势，然后再在这主要的建筑形势上配合少量的现场浇筑来实现建筑的整体。在一些层数相对较高的建筑当中，框架剪力墙就可以很好的体现出他的实用性，其实用性主要表现在两个方面，第一、框架剪力墙这种建筑方式可以在一定程度上减少现场的施工量，而且在高层建筑施工当中建材运输对其建筑方式的影响可以说是微乎其微；第二、因为框架剪力墙这种建筑模式是通过预制或者是半预制的建筑方式来进行的，所以其工作效率非常的高，速率也非常的快，这就可以很好的满足一些现代化商业的建筑结构特点，和发展走向。就整体的装配式这个大框架的结构来说，框架剪力墙机构在其中一直保持着很大的优势，而这些优势主要体现在：在剪力墙的整体机构之中会存在很多接缝或者是连接点，而这些连接缝隙和连接点大多数都是以水平或者是竖向的形势呈现出来的，也正是这些缝隙和节点的存在使得剪力墙可以成为一个大的整体。与此同时，这种缝隙和节点的连接方式也可以使得整体建筑的抗震能力和承载能力呈爆炸指数提高，这种连接方式成为了整个剪力墙的关键，并且时刻决定着剪力墙的整体好坏情况。
1.2 剪力墙体系
在当前来看，剪力墙结构和框架剪力墙结构是有着非常多的共同之处。其主要的原因就是二者都是以剪力墙为核心，但是和框架剪力墙不同的是，剪力墙结构的受力体系是不同的，其受力体系与框架剪力墙的受力体系的不同在于：首先，框架剪力墙是两个部分作用，将力量分散。而剪力墙结构是单一结构受力，将力量聚拢。因此，剪力墙体系更加的适合中低层建筑，因为其承重能力较差，没有框架剪力墙好。其次就是这个结构的稳定性其实是较差的。因为其承重的点较少，就导致了剪力墙结构抗震性能一般。这个抗震性能会在很大的程度上影响到楼房的稳定性。越高的楼层，其对于抗震的要求就越高。所以在超大型建筑中，单纯的剪力墙体系就较少。
1.3 筒体体系
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、简体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。简体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。简体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
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二、高层建筑结构设计特点
2.1 水平荷载成为决定因素
一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.2 轴向变形不容忽视
高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
三、高层建筑结构设计应注意的问题
3.1 结构选型
对于结构选型来说，相关设计规范在这方面的波动较大，新的设计规范相对于旧的规范增添了相当多约束条件，在设计方面进行了部分限制：例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A 级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑或超过了B 级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
3.2 结构计算与分析
在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进，因此，对这一阶段比较常见的问题应该有一个清晰的认识。
结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
四、结束语
建筑结构是一栋建筑中最为重要的部分，其主要的原因就在于，建筑结构是一栋建筑的骨架，如果估价除了问题，那么建筑自然就会倒塌。这是决定不能够出现的事情。因此就需要根据不同的建筑建造不同的结构。而对于一些已经不能够满足时代要求的结构设计，是需要对其进行全面的优化的。这样才能够确保其在未来发挥出应用的作用。
参考文献：
[1]周坚.高层建筑结构力学[M].北京，机械工业出版社，2006
[2]陆湘昆，王东.应用PKPM 结构设计软件应重视的问题[J].四川建筑科学研究，2005
论文作者:杨勇玲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/20
标签：结构论文; 建筑论文; 剪力墙论文; 体系论文; 框架论文; 荷载论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第18期论文;