高层建筑结构设计及优化方法

在我国现代化城市的快速发展中，高层建筑已经成为现代化城市的重要标志。它代表了城市的发展水平和进步的标志。随着城市高层项目的增多以及建筑体系的结构复杂性，所以就给结构设计工作人员带来了困难。怎样设计出经济合理且安全性高的高层建筑，是设计工作人员要面临的问题。

目前，我国各个行业对于建筑房屋的要求越来越高，能够对有限空间和资源合理分配，对建筑材料和建筑设备合理应用，打造出安全和舒适以及美观的建筑房屋是符合现代化高层建筑房屋的基本要求。

1高层建筑结构具有的特点

相对于低层建筑，高层楼房具有较强的柔韧性，这种特点使高层建筑在遇到地震的时候容易因为结构变形而产生危险。所以要想让高层建筑结构具有延性，那么在建造的时候，需要采取一些措施。

1.1轴向变形

轴向变形在高层建筑中非常重要，在高层建筑提升高度时，竖着的荷载会增加，会使高层建筑中的中柱体出现轴向变形，导致高层建筑结构的梁上弯矩受到影响，从而影响高层建筑结构的稳定性。所以在建筑设计中要对予重视。

1.2侧移

在高层建筑增加高度时，会使荷载的侧向变形增大，所以高层建筑中也要对侧移合理设计。

1.3水平荷载

在高层建筑结构中水平荷载起决定性意义。在设计中起最关键的作用。在结构的设计中，水平荷载结构具有的轴力与建筑高度和体积都增加的情况下，要对水平荷载要给予重视，更好的维护高层建筑的稳定性。

2目前在高层建筑结构中经常出现的问题

2.1在结构设计中对建造地基没有重视

在建筑高层房屋时，没有对建地基重视起来，所以造成建筑的安全性和结实性出现情况，没有在施工前，对区域的地理情况进行考察，没有认真查一下有关资料，工作人员只凭经验来制定施工方案，造成了建筑存在安全隐患。

2.2对高层建筑结构没有进行合理设制

有一些建筑设计人员只注重高层建筑的外观，而忽略了对高层建筑结构设计的科学性和合理性。要让高层建筑达到符合标准，需要考虑到方方面面，从整个结构设计来考虑，像对于强风和地震，需要做好预防措施。

2.3高层建筑结构布局不够鲜明

建筑设计人员应在施工前，应对街道的尺度做考察，通过测量得出数据，然后再对高层建筑尺度进行设计。应做到街道与高层建筑融洽和和谐。能够做到不破坏全景的整体美和车辆以及行人的出行畅通。

2.4高层建筑结构的高度设制的不合理

有些开发商不按照结构的规格随意的对建筑物增高。由于地质结构具有多样化的特点，每个地方和每个地方的地质结构都不同，如果给不适合增高的建筑物滥意增高，不光违反了规定还会对群众带来生命安全隐患。

3对高层建筑结构进行的优化策略

3.1对高层建筑的抗震性进行优化

要确保高层建筑结构的设计每个位置的刚度都能够均匀对称。平面形状要做到简单和规范。这样才能方便计算地震应力。对地震应力扭转和集中的位置进行处理，在设计建筑结构时，最好把刚度的中心点和地震力中心点设计到一处。一般情况下，外力作用垂直建筑物要比偏心距的边长5%大。高层建筑物具有体积大吨位的特点。假如抗震效果差，那么出现震动因素，就会造成危险和损失，所以要对抗震性能进行优化设计。

3.2框架和筒体的设计

将梁和柱进行合理结合，建筑的整体框架就能被构建出来，在构建框架结构需要注意要对位移和剪力墙的内力进行测量，使用连梁连续化假定法，将剪力墙和框架水平位移，再计算参数求出结果，在对实腹筒、框筒和欣筒要根据其结构的不同，采取不同的计算方式，目前计算方式有三种，等效连续化方法和等效离散化方法以及三维空间分析。

3.3剪力墙的优化设计

剪力墙是建筑物中可以抵抗风荷载和地震作用引起水平荷载的墙体。在建筑结构设计中非常重要。为使剪力墙设计达到更加合理和科学，可以对各种不同建筑结构中的剪力墙承载性进行分析，进行对应的设计，无论哪种建筑结构的剪力墙都必须严格根据建筑结构整体设计和所需标准进行设计。避免造成剪力墙性能与建筑工程不相符，对自然灾害来临起不到保护作用。

3.4建筑结构设计与工程造价的关系优化

设计方案对工程的投资具有影响，设计费只相当于建筑工程全部费用的1%，但对投资的影响率却高达75%以上。所以对建筑结构方案的选择和建筑材料的选用非常重要，而且设计方案对使用阶段的经常性费用也有影响，所以需要设计人员对这些情况进行整合，使项目建设的造价成本降低。

3.5合理选用施工材料

3.5.1采用具有高强度的钢筋

在符合高层建筑结构设计承载性的要求上，选择成本低的钢筋，这样达到降低成本的目的，但是要重视对钢筋种类的选择。新111级钢筋是目前市场上广泛推广和使用的新型钢筋，它具有比普通钢筋强度高、价格低的特点。据数据统计，用高强度的HRB500级钢筋比强度低的HRB335级钢筋，节约的钢材达到15%，这是降低钢筋成本最好的措施。HR500级钢筋在强度、延性和耐高温、低温性能、抗震和疲劳性能有很大的提高，可以用于高层和超高层建筑等标准工程。

3.5.2混凝土的选择在现代建筑业的要求下，混凝土有了大的改进。在建筑结构施工中，应该选择强度高的混凝土，并且还应该具有体积小、形变系数小和耐久度高的特性。如水泥应该去正规厂家选用，必须要有水泥出厂合格证和进场实验报告，要对水泥的质量进行检测，在施工过程中统一使用同一家水泥，不可以随意在中途调换，影响施工质量。一些掺合料和外加剂要严格准确的进行科学配比再使用。

4总结

高层的建筑结构设计是一项专业性极高的工作，需要有专业的知识作为保障，设计人员要综合考虑高层建筑的各种结构性能，选择综合效益最强的设计方案。在保证建筑的安全和质量的前提下，设计者要敢于创新，设计出更好的路线，应用现代的设施工具，实现高层建筑的设计目标。