高層建筑結構設計與分析研究

宋瑤

摘要：對于當前我國城市中的高層建筑施工建設來說，不僅其在數量方面得到了較大程度的提升，在具體的要求方面也具備著一些新的發展趨勢，尤其是對于高層建筑的結構來說更是如此，切實加強對于高層建筑結構的設計優化，提升其設計的水平是極為必要的。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；優化措施

中圖分類號：TU973 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）11—160—02

前言

結構設計作為高層建筑這一龐雜系統的設計核心，其合理性直接影響著高層建筑的安全和性能。本文試圖通過對高層建筑結構設計的現狀分析和問題研究，提出切合實際的可行對策，從而最大程度地滿足使用者的功能需求，踐行“物盡其用”的設計理念。

1高層建筑結構設計優化的必要性

針對當前我國現階段高層建筑工程項目的發展來看，其出現的新特點和新要求越來越多，尤其是在結構方面更是表現出了很多新的發展趨勢，這也就要求相應的設計人員必須要重點針對高層建筑的結構進行有目的的優化和創新，促使其能夠更好的適合于當前的高層建筑結構發展要求和趨勢，這正是高層建筑結構設計優化的必要性體現。詳細分析來看，針對高層建筑結構設計工作進行相應的優化還具備著較多的價值和作用，這些價值和作用也是其必要性的一個重要體現，比如：（1）針對高層建筑結構設計進行優化能夠有效地提升高層建筑使用的安全性，對于高層建筑工程項目的后期使用過程來說，其最為核心的一個指標就是應該重點針對其安全性進行嚴格的控制和把關，這也是高層建筑的基本要求所在，對于這種安全性來說，其又可以細分為高層建筑的穩定性和耐久性等兩個方面，而這種穩定性和耐久性其實主要就是通過高層建筑的相關結構來進行體現的，只有首先保障其相應的結構具備較為理想的穩定性和耐久性，進而才能夠體現在整體的高層建筑中，促使其具備較好的安全性保障效果，這也正是針對高層建筑結構進行優化的重要價值體現所在；（2）針對高層建筑結構設計進行優化還能夠較好的提升其經濟性，在具體的高層建筑實施過程中，因為結構的構建所產生的成本支出是比較大的，因此，如果能夠采取最為恰當地措施進行優化設計的話，也必然就能夠在這種成本方面具備一定的積極作用和價值，并且這種成本方面的優勢也是人們比較關心的一個問題，尤其是對于建設方來說，這一方面的優勢也是比較突出和明顯的；（3）針對高層建筑結構設計進行優化還能夠有效地滿足不斷提升的各方面的要求，這一點優勢也是極為突出的，因為高層建筑工程項目的建設主要就是為了滿足人們日益增加的需求，而這些需求在具體的結構方面體現的更是極為明顯，不僅僅是美觀性的需求越來越多，相應的功能方面的需求也是比較突出的，這也就必須要針對相應的高層建筑結構進行相應的設計優化。

2高層建筑結構設計的現狀分析

（1）與低層建筑相比較，高層建筑要更注重水平方向的結構設計在過去，低層建筑結構受到的垂直方向上的影響比較大，設計者往往重視多樓層壓力所引發的負荷，而對水平方向上的位移影響較為忽略。在現在，較高乃至超高的樓層使得高層建筑的結構設計，不但要考慮垂直方向上由于較多樓層所引發的壓力負荷；更要考慮水平方向上由于外界空氣流動所產生的位移距離。（2）在外形選擇上，高層建筑的結構設計要更注重對地震抵抗能力的要求。通常來說，隨著樓層高度的增加，垂直方向上的壓力負荷是一個可預見的定值，水平方向上的影響則會因建筑結構特性的不同而被急劇放大或縮小。例如，將球形結構與方形結構相對比，高層建筑的位移距離會有很大差距。如果不在結構設計上重視這一點，水平面上的過大位移不但會降低高層建筑使用者的舒適度，還容易損壞高層建筑的基本構件，從而逐漸減弱高層建筑的使用性能，降低高層建筑對地震的抵抗能力，甚至大大縮短高層建筑的壽命?？傊?，高層建筑的結構設計現狀就是，要更多地考慮水平方向的影響因素，在方案與細節設計上加重對抗側力結構方面的考量。

3高層建筑結構設計優化中問題分析

當前我國很多的高層建筑設計人員已經普遍意識到了針對其結構設計進行優化的必要性，并且也正在逐步嘗試著進行高層建筑結構設計的優化，但是在具體的設計優化過程中存在的問題仍然是比較多的，具體分析來看，當前常見的設計優化偏見和問題主要有以下幾個方面：

3.1忽視了高層建筑結構設計整體的優化

對于當前我國現階段很多設計人員的結構設計優化工作來看，其主要的優化重點都放在了具體的結構細節上，尤其是對于一些具體的結構參數來說，其設計的優化效果是比較理想的，但是對于具體的高層建筑結構設計工作來說，這些具體的細節雖然比較重要，但是更為重要的還是整體效果的滿足，只有確保其在整體方面具備著較好的應用價值，才能夠體現出較好的功能效果，而這種整體設計方面的優化也是當前比較欠缺的一個方面，必須要在今后的設計優化中引起足夠的重視；

3.2忽視了對于相關標準的關注

對于這種高層建筑結構設計優化工作來說，其雖然可以說是在原有的基礎之上進行創新和完善，但是這種創新和完善工作也并不是毫無限制的，任何優化設計工作的采用也必須要依據于相應的標準和規范進行，盡可能的避免各種違反標準和規范問題的產生，這也是當前很多設計人員在具體的設計優化中容易出現的一個問題，很多的設計人員為了過分的求好求快而導致其相應的優化結構超出了相應標準和規范的限制，進而也就很可能會影響到高層建筑的一些關鍵指標，尤其是安全性和穩定性來說更是如此，比如說如果相應的設計人員對于相應的結構美觀性比較關注的話，必然就有可能對于相應的安全性產生影響，這一問題也應該引起人們的高度重視；

3.3不符合整個高層建筑工程項目的基本需求

對于高層建筑工程項目結構設計的優化來說，必須要重點針對其相應的基本需求進行相應的思考，這種基本需求主要就是要求其相應的結構應該符合整個高層建筑的要求，避免和高層建筑的原始預期和基本規劃產生沖突，但是在這一點上，當前很多的設計人員卻存在著較為明顯的忽視現象，這些忽視現象的存在也必然不利于高層建筑整體效果的實現

4高層建筑結構設計優化措施

4.1參考高層建筑的功能性進行結構設計優化

對于這種高層建筑結構設計優化工作來說，其必須要首先明確好相應的結構設計目的和要求，在此基礎上才能夠保障其相應的設計優化工作具備著較強的實際價值，尤其是對于相應的功能性方面的需求來說更是如此，這也就要求相應的設計人員必須要在具體的設計優化工作開始之前明確其基本的功能性需求，進而圍繞著這一功能性需求進行相應的細化，如此才能夠更好的保障其設計優化工作更有目的性和傾向性，也才能夠更好的保障其設計優化效果的達成。具體來說，相應的設計人員就應該著重加強對于原有設計圖紙的全面了解和分析，掌握其中那些設計要點是滿足具體功能需求的，哪些是無用的，哪些又是對于相應的功能需求滿足有所損害的，在此基礎上，相應的設計優化人員就能夠較好的保留一些設計中的優點，然后改善和處理掉一些設計中的不足和矛盾之處，并且對于一些無關內容進行相應的處理，最終才能夠提升其具體的設計優化水平。

4.2參考高層建筑的美觀性進行結構設計優化

在當前現階段的高層建筑設計過程中，相應的美觀性要求也是越來越高，這一點主要就表現在具體高層建筑工程項目的結構方面，因此，針對這種美觀性進行優化設計也就顯得越來越必要，并且價值和作用也越來越突出，具體來說，在這種美觀性設計優化過程中，應該引入后期使用客戶，確定這些客戶的基本需求才能夠保障其更好的進行相應的設計優化，也才能夠保障其設計優化的價值最大化，當然，就當前我國現階段這種美觀性設計優化的現狀來看，還應該著重加強對于相應標準的參照，避免出現一些矛盾問題的出現。

4.3充分應用各種設計軟件

對于具體的高層建筑結構設計優化工作來說，還應該重點針對相應的技術手段進行優化升級，這種技術手段的優化升級主要就是采用一些比較先進的軟件來進行相應的設計，很多高層建筑結構專業設計軟件對于提升其設計的水平是極為重要的，能夠更好地提升其優化效果，并且還能夠有效地避免一些失誤的存在，尤其是在一些具體的結構計算方面更是具備著極為突出的作用價值。

5結語

綜上所述，對于高層建筑的結構設計工作進行優化是極為必要的，這種優化的必要性主要體現在高層建筑結構的重要性以及相應優化工作的積極價值上，但很多設計人員都存在著相應的一些誤區和缺陷，基于此，在今后的相關設計優化工作中，就應該著重把握好相應的設計要求和目標，為國家的建筑行業做出貢獻。