高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析研究

宋瑤

摘要：對于當(dāng)前我國城市中的高層建筑施工建設(shè)來說，不僅其在數(shù)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(fā)展趨勢，尤其是對于高層建筑的結(jié)構(gòu)來說更是如此，切實加強對于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，提升其設(shè)計的水平是極為必要的。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化措施

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

前言

結(jié)構(gòu)設(shè)計作為高層建筑這一龐雜系統(tǒng)的設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)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(shè)計理念。

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的必要性

針對當(dāng)前我國現(xiàn)階段高層建筑工程項目的發(fā)展來看，其出現(xiàn)的新特點和新要求越來越多，尤其是在結(jié)構(gòu)方面更是表現(xiàn)出了很多新的發(fā)展趨勢，這也就要求相應(yīng)的設(shè)計人員必須要重點針對高層建筑的結(jié)構(gòu)進行有目的的優(yōu)化和創(chuàng)新，促使其能夠更好的適合于當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展要求和趨勢，這正是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的必要性體現(xiàn)。詳細分析來看，針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作進行相應(yīng)的優(yōu)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(xiàn)，比如：（1）針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)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(biāo)就是應(yīng)該重點針對其安全性進行嚴(yán)格的控制和把關(guān)，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(wěn)定性和耐久性等兩個方面，而這種穩(wěn)定性和耐久性其實主要就是通過高層建筑的相關(guān)結(jié)構(gòu)來進行體現(xiàn)的，只有首先保障其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)具備較為理想的穩(wěn)定性和耐久性，進而才能夠體現(xiàn)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(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的重要價值體現(xiàn)所在；（2）針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化還能夠較好的提升其經(jīng)濟性，在具體的高層建筑實施過程中，因為結(jié)構(gòu)的構(gòu)建所產(chǎn)生的成本支出是比較大的，因此，如果能夠采取最為恰當(dāng)?shù)卮胧┻M行優(yōu)化設(shè)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(yōu)勢也是人們比較關(guān)心的一個問題，尤其是對于建設(shè)方來說，這一方面的優(yōu)勢也是比較突出和明顯的；（3）針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化還能夠有效地滿足不斷提升的各方面的要求，這一點優(yōu)勢也是極為突出的，因為高層建筑工程項目的建設(shè)主要就是為了滿足人們?nèi)找嬖黾拥男枨?，而這些需求在具體的結(jié)構(gòu)方面體現(xiàn)的更是極為明顯，不僅僅是美觀性的需求越來越多，相應(yīng)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(yīng)的高層建筑結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計在過去，低層建筑結(jié)構(gòu)受到的垂直方向上的影響比較大，設(shè)計者往往重視多樓層壓力所引發(fā)的負荷，而對水平方向上的位移影響較為忽略。在現(xiàn)在，較高乃至超高的樓層使得高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不但要考慮垂直方向上由于較多樓層所引發(fā)的壓力負荷；更要考慮水平方向上由于外界空氣流動所產(chǎn)生的位移距離。（2）在外形選擇上，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)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(yù)見的定值，水平方向上的影響則會因建筑結(jié)構(gòu)特性的不同而被急劇放大或縮小。例如，將球形結(jié)構(gòu)與方形結(jié)構(gòu)相對比，高層建筑的位移距離會有很大差距。如果不在結(jié)構(gòu)設(shè)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(gòu)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。總之，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀就是，要更多地考慮水平方向的影響因素，在方案與細節(jié)設(shè)計上加重對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)方面的考量。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中問題分析

當(dāng)前我國很多的高層建筑設(shè)計人員已經(jīng)普遍意識到了針對其結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化的必要性，并且也正在逐步嘗試著進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，但是在具體的設(shè)計優(yōu)化過程中存在的問題仍然是比較多的，具體分析來看，當(dāng)前常見的設(shè)計優(yōu)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(jié)構(gòu)設(shè)計整體的優(yōu)化

對于當(dāng)前我國現(xiàn)階段很多設(shè)計人員的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作來看，其主要的優(yōu)化重點都放在了具體的結(jié)構(gòu)細節(jié)上，尤其是對于一些具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)來說，其設(shè)計的優(yōu)化效果是比較理想的，但是對于具體的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作來說，這些具體的細節(jié)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(yīng)用價值，才能夠體現(xiàn)出較好的功能效果，而這種整體設(shè)計方面的優(yōu)化也是當(dāng)前比較欠缺的一個方面，必須要在今后的設(shè)計優(yōu)化中引起足夠的重視；

3.2忽視了對于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注

對于這種高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作來說，其雖然可以說是在原有的基礎(chǔ)之上進行創(chuàng)新和完善，但是這種創(chuàng)新和完善工作也并不是毫無限制的，任何優(yōu)化設(shè)計工作的采用也必須要依據(jù)于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行，盡可能的避免各種違反標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范問題的產(chǎn)生，這也是當(dāng)前很多設(shè)計人員在具體的設(shè)計優(yōu)化中容易出現(xiàn)的一個問題，很多的設(shè)計人員為了過分的求好求快而導(dǎo)致其相應(yīng)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)超出了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的限制，進而也就很可能會影響到高層建筑的一些關(guān)鍵指標(biāo)，尤其是安全性和穩(wěn)定性來說更是如此，比如說如果相應(yīng)的設(shè)計人員對于相應(yīng)的結(jié)構(gòu)美觀性比較關(guān)注的話，必然就有可能對于相應(yīng)的安全性產(chǎn)生影響，這一問題也應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化來說，必須要重點針對其相應(yīng)的基本需求進行相應(yīng)的思考，這種基本需求主要就是要求其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該符合整個高層建筑的要求，避免和高層建筑的原始預(yù)期和基本規(guī)劃產(chǎn)生沖突，但是在這一點上，當(dāng)前很多的設(shè)計人員卻存在著較為明顯的忽視現(xiàn)象，這些忽視現(xiàn)象的存在也必然不利于高層建筑整體效果的實現(xiàn)

4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

4.1參考高層建筑的功能性進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

對于這種高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作來說，其必須要首先明確好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計目的和要求，在此基礎(chǔ)上才能夠保障其相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化工作具備著較強的實際價值，尤其是對于相應(yīng)的功能性方面的需求來說更是如此，這也就要求相應(yīng)的設(shè)計人員必須要在具體的設(shè)計優(yōu)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(yīng)的細化，如此才能夠更好的保障其設(shè)計優(yōu)化工作更有目的性和傾向性，也才能夠更好的保障其設(shè)計優(yōu)化效果的達成。具體來說，相應(yīng)的設(shè)計人員就應(yīng)該著重加強對于原有設(shè)計圖紙的全面了解和分析，掌握其中那些設(shè)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(yīng)的功能需求滿足有所損害的，在此基礎(chǔ)上，相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化人員就能夠較好的保留一些設(shè)計中的優(yōu)點，然后改善和處理掉一些設(shè)計中的不足和矛盾之處，并且對于一些無關(guān)內(nèi)容進行相應(yīng)的處理，最終才能夠提升其具體的設(shè)計優(yōu)化水平。

4.2參考高層建筑的美觀性進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在當(dāng)前現(xiàn)階段的高層建筑設(shè)計過程中，相應(yīng)的美觀性要求也是越來越高，這一點主要就表現(xiàn)在具體高層建筑工程項目的結(jié)構(gòu)方面，因此，針對這種美觀性進行優(yōu)化設(shè)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(shè)計優(yōu)化過程中，應(yīng)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(yīng)的設(shè)計優(yōu)化，也才能夠保障其設(shè)計優(yōu)化的價值最大化，當(dāng)然，就當(dāng)前我國現(xiàn)階段這種美觀性設(shè)計優(yōu)化的現(xiàn)狀來看，還應(yīng)該著重加強對于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的參照，避免出現(xiàn)一些矛盾問題的出現(xiàn)。

4.3充分應(yīng)用各種設(shè)計軟件

對于具體的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作來說，還應(yīng)該重點針對相應(yīng)的技術(shù)手段進行優(yōu)化升級，這種技術(shù)手段的優(yōu)化升級主要就是采用一些比較先進的軟件來進行相應(yīng)的設(shè)計，很多高層建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計軟件對于提升其設(shè)計的水平是極為重要的，能夠更好地提升其優(yōu)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(jié)構(gòu)計算方面更是具備著極為突出的作用價值。

5結(jié)語

綜上所述，對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作進行優(yōu)化是極為必要的，這種優(yōu)化的必要性主要體現(xiàn)在高層建筑結(jié)構(gòu)的重要性以及相應(yīng)優(yōu)化工作的積極價值上，但很多設(shè)計人員都存在著相應(yīng)的一些誤區(qū)和缺陷，基于此，在今后的相關(guān)設(shè)計優(yōu)化工作中，就應(yīng)該著重把握好相應(yīng)的設(shè)計要求和目標(biāo)，為國家的建筑行業(yè)做出貢獻。