高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

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

在城市化建設(shè)進(jìn)一步深化的背景下，大多數(shù)農(nóng)村人口均開始面向城市遷移，這在相應(yīng)層面使得城市具有的人口及住房壓力驟增。對此，為合理緩解上述壓力，防止社會矛盾進(jìn)一步惡化，各類高層建筑不斷涌現(xiàn)。但與此同時，高層建筑在設(shè)計方面的缺陷也日益顯著，對社會公眾人身財產(chǎn)安全構(gòu)成了威脅。因而，對高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計極為必要且迫切，可為公眾生產(chǎn)、生活給予安全保障�；�于此，本文對高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了探討，這是具備顯著現(xiàn)實(shí)意義的。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)有缺陷

（一）過于注重結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸，未關(guān)注整體協(xié)調(diào)

現(xiàn)階段，國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過于注重結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸，未對整體的協(xié)調(diào)設(shè)計予以高度關(guān)注。通常情形下，高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計需以既定材料與結(jié)構(gòu)形狀為基礎(chǔ)，對契合全部限制條件且最恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計截面進(jìn)行有效計算，不注重整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。若僅對建筑個體加以優(yōu)化，那么便難以起到對高層建筑整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的作用，大多數(shù)設(shè)計工作者僅注重上部結(jié)構(gòu)設(shè)計，未對基礎(chǔ)設(shè)計予以關(guān)注，思想理念層面具有一定的局限性。

（二）預(yù)期目標(biāo)與實(shí)際相差較遠(yuǎn)

因國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不具備適宜的計算機(jī)軟件，故而借助現(xiàn)有信息技術(shù)獲知的結(jié)果往往和實(shí)際不符。并且，此類建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計因工作本身存在一定的特殊性，關(guān)聯(lián)因素較多，若不確定條件偏多，便會阻礙結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的進(jìn)行。特別是現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，某些表面看似科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計方案，在借助相應(yīng)設(shè)備檢測、分析之后，也會發(fā)現(xiàn)存在一定的缺陷。就上述問題而言，設(shè)計工作者往往僅加設(shè)了一些結(jié)構(gòu)設(shè)計，并未由根源處理問題，這就導(dǎo)致資源損耗情況嚴(yán)重，加大了成本投入，對建筑企業(yè)核心競爭力的提升極為不利。

（三）設(shè)計工作者素質(zhì)具有明顯差異

為確保高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計高效有質(zhì)，設(shè)計工作者便需基于實(shí)情，對自身專業(yè)素質(zhì)加以提升，持續(xù)吸收先進(jìn)的設(shè)計知識、技能，并以可靠、真實(shí)的數(shù)據(jù)信息為支撐，對建筑結(jié)構(gòu)改良耗時間誒，從而賦予設(shè)計方案較強(qiáng)的科學(xué)合理性。然而，就實(shí)際情況來看，目前國內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計往往因過于注重理論，不具備富足的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使得優(yōu)化設(shè)計效果不佳，加之部分設(shè)計工作者本身匱乏較好專業(yè)知識基礎(chǔ)，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計期間沒有實(shí)地調(diào)研，獲知可靠數(shù)據(jù)，故而使得最后的優(yōu)化設(shè)計方案缺乏實(shí)質(zhì)性意義。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則

（一）持久性和安全性

在建筑商品化發(fā)展的背景下，高層建筑已慢慢演變成用戶的耐用消費(fèi)品，其和其他消費(fèi)品具有的本質(zhì)差異即存在較長使用時間。在此情形下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一大基本要求即具備較強(qiáng)持久性和安全性。此間，對結(jié)構(gòu)體系以及材料選用的時候，均應(yīng)確保它們擁有較強(qiáng)的抗風(fēng)、抗震性，且應(yīng)具有在生命周期內(nèi)允許維修與改造的功能。

（二）舒適性

就高層建筑的設(shè)計而言，設(shè)計工作者需對用戶的舒適性予以高度關(guān)注。此間，大部分戶型均應(yīng)將室內(nèi)空間科學(xué)、合理的分隔，且對人居熱、光以及聲環(huán)境需要予以關(guān)注，從而給用戶帶來較好使用體驗(yàn)，營造舒適的生產(chǎn)、生活環(huán)境。同時，設(shè)計工作者對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計期間，應(yīng)對用戶之后將要分隔空間的可能性予以充分思考，若最后選擇對剪力墻建筑結(jié)構(gòu)加以利用，那么選取大開間布置最為適宜。

（三）經(jīng)濟(jì)性

對高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計期間，應(yīng)對建筑選址、樓層高度、平面體形等進(jìn)行整體性思考，在保證高層建筑結(jié)構(gòu)安全、持久性的情況下，選取經(jīng)濟(jì)成本最低且最為恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)機(jī)制。同時，在對高層建筑構(gòu)件設(shè)計期間，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范構(gòu)造要求行事，彰顯節(jié)能環(huán)保性，尤其是對地基基礎(chǔ)設(shè)計的時候，需注重設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性，這與高層建筑建設(shè)成本密切關(guān)聯(lián)。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計策略

（一）選取適宜的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計方案都具有多樣性，選擇也并不是唯一的，然而若對多項(xiàng)設(shè)計方案進(jìn)行利用，那么便會使高層建筑建造成本與工程質(zhì)量具有顯著差異。因而，對此類建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計期間，選擇具體方案時需由建筑結(jié)構(gòu)整體層面入手，針對整體方案實(shí)施嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的構(gòu)思，對結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與構(gòu)件具有的關(guān)系協(xié)調(diào)處理，保證建筑結(jié)構(gòu)整體安全、可靠性維持一致，有效體現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能。同時，需確保高層建筑結(jié)構(gòu)受力更為清晰、直接，最大程度讓結(jié)構(gòu)平面分布對應(yīng)的抗側(cè)力剛度重心重疊、貼合。整體而言，此類建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)以契合平面質(zhì)量、剛度為基礎(chǔ)，由整體層面對結(jié)構(gòu)抗震性加以強(qiáng)化，僅有如此方可確保優(yōu)化設(shè)計科學(xué)合理。

（二）對結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計加以優(yōu)化

就高層建筑結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計來看，具體可對直接與間接優(yōu)化這兩大方式進(jìn)行利用，先經(jīng)由對方案目標(biāo)函數(shù)以及變量因素實(shí)施整體分析，對所有變量之間的數(shù)學(xué)解析關(guān)系以及變量具有的約束條件深入探究，對所有影響因素有效思考，明確最適宜的優(yōu)化設(shè)計方案;而后，對耗材量予以明確。此類建筑結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計期間所需的耗材量主要由構(gòu)件截面尺寸大小所決定，它們之間存在正比關(guān)系。因而，若經(jīng)由數(shù)學(xué)解析式對高層建筑結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計較有難度，需對直接優(yōu)化這一方式進(jìn)行利用，從而對高層建筑結(jié)構(gòu)合理設(shè)計。

（三）對抗震性能加以優(yōu)化

切實(shí)開展該項(xiàng)工作時，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者應(yīng)對平面分布、形狀等對結(jié)構(gòu)安全具有的影響予以充分思考，最為關(guān)鍵的便是此類建筑獨(dú)立單元的設(shè)計，需確保平面形狀簡潔、具備規(guī)則，結(jié)構(gòu)剛度重心應(yīng)與質(zhì)量重心相重疊、貼合，以此規(guī)避水平荷載影響下具有變形情況滋生。并且，若結(jié)構(gòu)平面具有的長度不符標(biāo)磚，易導(dǎo)致兩端受力不平等而弱化高層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，因而優(yōu)化設(shè)計期間不應(yīng)對無規(guī)則平面進(jìn)行運(yùn)用。另外，就此類建筑的緩凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，也需簡單、有規(guī)則，從而確保結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固、可靠。

（四）持久性的優(yōu)化設(shè)計

目前，較多設(shè)計工作者在對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，還未對持久性設(shè)計予以思考，究其根本即高層建筑結(jié)構(gòu)建造結(jié)束之后，對試用階段可能具有的外力以及環(huán)境影響因素匱乏明確認(rèn)識，使得結(jié)構(gòu)易被破壞，從而弱化高層建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。對此，設(shè)計工作者實(shí)施優(yōu)化設(shè)計期間，需對高層建筑整體結(jié)構(gòu)的安全、可靠性與持久性予以高度關(guān)注，最大程度節(jié)約材料，縮減結(jié)構(gòu)優(yōu)化成本，并基于實(shí)情選取適宜的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。

四、結(jié)語

此次研究先對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)有缺陷進(jìn)行了分析，而后闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則，最后提出了具體的高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計策略，望以此為我國高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的改善予以參考。

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