高層建筑結構優化設計中的問題與應對措施分析

高蕉 張鑫

摘 要：隨著我國城市化進程的不斷深入發展，城市建設規模不斷擴大，城市中高層建筑數量不斷增加，人們對城市建筑提出了更高的審美和質量要求。相關建筑設計人員應當不斷優化高層建筑結構設計，才能有效提升高層建筑建設水平。文章探討高層建筑結構設計原則，分析高層建筑結構優化設計中存在的問題，提出高層建筑結構優化設計問題的應對措施，以供參考。

關鍵詞：高層建筑;結構優化設計;問題;措施

中圖分類號：TU973.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）03-0004-03

0 引言

當前，我國社會經濟發展速度不斷加快，人們的生活水平也不斷提高，對高層建筑也提出了更高的要求，為充分滿足人們對高層建筑審美需求，相關設計人員應當不斷提高自身的結構設計水平。在高層建筑結構設計過程中，設計人員除了要滿足人們對建筑審美的要求，還應當充分認識建筑安全的重要性，在結構設計中只有充分考慮到高層建筑的質量，才能更好的保障高層建筑的使用安全。對于結構設計師而言，應當積極轉變傳統的設計理念，在設計中充分考慮高層建筑的相關技術、質量及空間規劃等，不斷優化結構設計方案，結合高層建筑相關技術的實際應用情況，保證結構設計的科學性，有效提升高層建筑結構設計水平，進而促進高層建筑行業的不斷發展。

1 高層建筑結構設計原則

1.1 層次性

在高層建筑結構設計中，設計人員應當堅持層次性原則，其主要體現在建筑結構的整體層面，在對建筑結構進行設計與構思時，設計人員首先要對相應的工作進行分類，并確定不同工作的具體程度，從整體層面規劃建筑框架，并加強對細節部位的把控，有效保障高層建筑建設效果，同時也能夠充分體現出建筑結構設計中相應的特點。此外，在建筑行業人員應當有效保證建筑建設的層次性，不斷提高結構性能，才能充分發揮建筑結構的實用價值，同時，還應當提高建筑結構空間的使用效率，結合客戶審美要求，提高建筑的舒適感。為充分發揮建筑設計相關功能，設計人員應當堅持層次性原則，提高自身的設計能力，并按照層次性原則合理安排設計工作，更好地體現建筑結構設計特色。

1.2 美觀性

當前，在建筑行業的設計工作中，不僅要注重建筑的層次感和使用體驗，還應當充分考慮客戶的審美要求，從設計層面提高建筑整體的美觀度，如圖1所示。在建筑設計過程中，成功的設計能夠在保證建筑功能充分發揮的同時，提高建筑的視覺美感，體現出建筑的個性和特點。隨著人們生活水平的不斷提高，人們對建筑的美感提出了更高的要求，因此，建筑設計人員應當堅持美觀性原則，在建筑設計過程中融合美學理論知識，更好地提升建筑整體美感。美觀性原則是建筑設計中的重要原則，需要注意的是，設計人員應當在保證建筑設計合理性的基礎上確保建筑美觀，充分保障建筑的實用安全，更好的體現出建筑藝術特色。建筑的美觀可以給用戶提供更加舒適的體驗，同時也是城市文明建設中的重要內容。

2 高層建筑結構優化設計中存在的問題

2.1 圖紙設計不規范

建筑結構是保證建筑安全的重要支撐體系，建筑結構圖紙是建筑施工中的重要依據，圖紙內容是否正確，是否充分考慮施工相關要求，對建筑工程建設有著直接影響。當前，在高層建筑結構圖紙設計中存在不規范問題，部分高層建筑設計圖過于簡單，相關設計單位在設計高層建筑結構圖時，相應的建筑整體結構規劃較為簡單，結構中缺乏細節設計，未能按照要求注釋相應部分的建筑材料、標高等。施工人員難以理解設計圖紙內容，加上設計人員與施工人員的技術交底不到位，使得施工人員對設計圖的理解存在偏差，進而導致建筑實際施工往往與設計要求不相符，對建筑施工進度與質量有著很大影響。此外，由于部分結構設計人員未能充分考慮到建筑結構施工難易程度，相應的結構設計圖紙存在不合理情況，這就進一步增加了建筑施工難度。

2.2 結構設計不合理

保證高層建筑結構設計的合理性，才能有效保障高層建筑的順利施工。需要注意的是，設計人員應當從建筑整體設計層面出發，確保結構設計的科學、合理，并合理設計結構細節，充分保障整體設計的合理性。但在高層建筑結構優化設計中，設計不合理問題較為常見，比如地基基礎設計的不合理問題。在建筑工程施工中，只有選擇合適的地基持力層和基礎類型，才能有效保障建筑的安全性與經濟性。

首先，在設計過程中，需要對地基進行選擇，但部分勘察設計單位存在對勘察工作不重視問題，進而導致設計人員難以充分認識到工程實際地質情況，使得地基基礎設計不合理。其次，樓板結構設計中同樣存在不合理問題，作為建筑結構中的重要支撐部分，合理的樓板結構能夠更好地支撐建筑荷載力，但在實際設計工作中，結構設計人員往往缺乏對樓板結構配筋的充分考慮，進而導致樓板結構設計存在不嚴謹問題，使得樓板結構實際應用中出現裂縫等現象，對建筑工程造成嚴重的安全隱患。最后，地下結構設計不合理對建筑整體質量也有著很大影響。地下空間是建筑工程建設中的重點內容，結構設計人員應當高度重視地下結構設計工作，但在實際設計中，常常會出現結構墻壁厚度、結構強度、防水性等設計不合理問題。

2.3 抗風結構設計不足

高層建筑由于有著較高的高度，因此使用中往往會受到風力的影響。結構設計過程中，設計人員應當充分考慮高層建筑的抗風性能，優化抗風結構設計。高層建筑對于外界風力而言，是一種擾動與阻隔，不同的建筑在風力影響下往往產生不同的振動類型。在這一過程中，高層建筑結構整體需要承受相應的作用力，以免影響建筑整體安全[1]。但在高層建筑結構設計中，往往會忽略風力因素對高層建筑安全的影響，尤其是建筑相關作用力的荷載設計方面，相關數據設計考慮不夠充分，這就使得高層建筑使用中容易因風力影響出現裂縫問題，進而導致建筑主體結構受到破壞。D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243

2.4 設計過于追求低成本

在建筑行業發展中，部分建筑單位往往為追求更大的建筑利潤，降低建設成本，會要求設計人員在設計中優先考慮建筑經濟效益。這就使得建筑結構設計存在失衡問題，對相關建筑要素的考慮缺乏考慮。設計人員過于追求低成本，就很難保證建筑結構設計的合理性，按照相應的建筑設計內容進行建設，則容易出現安全隱患。

3 高層建筑結構優化設計問題的應對措施

3.1 規范圖紙設計工作

高層建筑結構優化設計過程中，造成設計圖紙簡單、設計不合理等問題的主要原因，通常為建筑工程相關單位的圖紙設計工作管理不規范，因此，應當不斷完善結構設計管理機制，規范圖紙設計工作，才能有效提升高層建筑結構設計水平[2]。對于建筑工程施工單位而言，應當充分認識到結構設計工作的重要性，在確定相應的設計單位時，應當提出明確的設計質量要求，并在雙方協議中對設計工作進行協商，規范圖紙設計，以充分保障設計單位能夠高質量完成設計工作。同時，設計單位也應當不斷提高自身的專業性，保證結構設計的嚴謹與合理，充分考慮建筑整體的安全，優化結構設計細節，提高建筑結構設計整體的科學性。在結構方案選擇中，應當從科學性角度出發，結合相關影響因素，充分考量相關方案內容，確保結構方案能夠充分滿足建筑功能要求[3]。為有效提升建筑視覺效果，在圖紙設計中，還應當加強建筑現場勘察，結合建筑實際，舍棄建筑支撐構件，在保證建筑安全的基礎上，采取大跨度結構。若建筑結構形狀復雜，相應的立面與平面不規則且較為復雜，可以采取設置縫的方式來形成規則的結構單元等，提高建筑整體的觀賞性。

3.2 提高結構設計的合理性

為保證高層建筑結構設計的合理，只有優化結構基礎選型，才能充分保障建筑工程的安全與穩定，因此，結構設計人員應當充分關注建筑基礎選型工作。在開展設計工作之前，設計單位應當做好建筑現場勘察工作，結合相應的勘察數據，充分掌握建筑工程現場地質條件，才能保證后續設計工作的有效開展。根據建筑工程具體地質條件，設計人員在進行基礎選型和設計時，要充分考慮高層建筑相關設計標準和要求，不能簡單考慮建筑或施工單位的成本要求，從而降低設計標準，影響建筑最終質量[4]。高層建筑結構設計過程中，設計人員應當強化質量意識，充分考慮建筑居住體驗與使用安全，在保證建筑質量的基礎上不斷優化地基基礎設計、樓板結構設計及地下結構設計等，充分保障高層建筑相關功能的有效實現。

3.3 優化抗風結構設計

為保障高層建筑的抗風性能，就要保證其基礎結構的穩定，因此，高層建筑結構設計人員應當重視結構基礎設計，不斷優化抗風結構設計，有效提升高層建筑抗風能力，進而充分保障高層建筑的使用安全。在高層建筑結構基礎設計中，應當充分考慮建筑工程施工要求，相應的伸臂結構要嚴格按照設計要求進行施工，以保證高層建筑在受到水平作用力影響時不會出現傾覆性趨向，如圖2所示。同時，設計相應的減震系統，進一步減少風力對高層建筑的影響[5]。減震系統主要涉及剪力墻、樓板及耗能支撐等部件，保證相關部件位置合理，可以有效實現減震耗能目的。高層建筑很容易遭受較大的風壓，因此結構設計中，設計人員應當充分考慮高層建筑受風壓影響較大部位的穩固性，并結合風壓等級，作出針對性設計。

3.4 重視建筑施工質量

高層建筑結構設計中，設計人員往往會受到多種因素的影響，由于在設計中更加注重建筑經濟效益，缺乏對建筑工程質量的考慮，進而使得建筑使用中存在嚴重的安全隱患。對于建筑結構設計人員而言，應當充分認識到建筑質量的重要性，在結構設計中應當明確建筑施工相關參數，在結構設計圖紙中詳細標注建筑抗震等級、抗裂等級及施工材料等。這樣在建筑后續施工中，質量監督部門與施工人員便能夠更好的了解相應的施工要求，進而充分保障高層建筑工程建設質量[6]。

4 結語

總之，高層建筑結構設計是工程前期重要的工作內容，對高層建筑工程建設質量有著直接的影響。針對高層建筑結構設計中存在的問題，需要加強建筑工程現場勘察工作，結合高層建筑性能相關要求，不斷優化結構設計，保證結構設計的合理性與科學性，提高建筑結構設計水平，有效保障高層建筑工程質量，進而推動高層建筑工程的不斷發展。

參考文獻

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[6] 李盛勇，呂堅鋒，徐麟，等.高層建筑結構合理構成與高效率結構設計[J].建筑結構，2020，50（4）：1-7+24.

Analysis of Problems and Countermeasures in Structural Optimization Design of High-rise Buildings

GAO Jiao1， ZHANG Xin2

（1.Shenyang Urban Construction University， Shenyang Liaoning 110167;

2.Tianjin Haishun Traffic Engineering Design Co.， Ltd Liaoning Branch， Shenyang Liaoning 110000）

Abstract： With the continuous in-depth development of China's urbanization process， the scale of urban construction is expanding， and the number of medium and high-rise buildings in cities is increasing， people put forward more aesthetic and quality requirements for urban architecture. Relevant building designers should constantly optimize the structural design of high-rise buildings in order to effectively improve the construction level of high-rise buildings. This paper discusses the structural design principles of high-rise buildings， the problems existing in the structural optimization design of high-rise buildings are analyzed， the Countermeasures for the structural optimization design of high-rise buildings are put forward， for reference.

Keywords： high-rise building; structural optimization design; problems; measures

收稿日期：2022-01-14

作者簡介：高蕉（1979—），女，滿族，遼寧沈陽人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：結構工程。D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243