【摘要】加強對高層建筑結構設計優(yōu)化的方法和作用的研究，有利于提高高層建筑結構設計水平，具有重要的現實(shí)意義。本文筆者對高層建筑結構設計優(yōu)化的方法和作用進(jìn)行了分析和探討，希望對相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】高層建筑，結構設計，優(yōu)化，方法
前言：目前在建筑工程建設中，結構設計是非常重要的內容，只有在結構設計過(guò)程中展開(kāi)科學(xué)的規劃，才能使人們的需求得到滿(mǎn)足。所以建筑結構設計人員應該在工作中不斷汲取國內外設計中的精華，并對建筑結構設計進(jìn)行不斷優(yōu)化和創(chuàng )新，才能對建筑結構的可靠性進(jìn)行進(jìn)一步的保證，最終推動(dòng)我國建筑行業(yè)得到不斷的發(fā)展。
1建筑結構優(yōu)化方法的作用分析
優(yōu)化房屋結構的前提和基礎就是，施工時(shí)一定要保證建筑質(zhì)量和安全，然后再周密仔細的分析設計方案中的每個(gè)細節，并采用高超的技術(shù)與設計理念，控制工程造價(jià)。根據數據顯示，房屋結構進(jìn)行優(yōu)化過(guò)后與沒(méi)有進(jìn)行設計優(yōu)化的相比較，投資經(jīng)費能夠縮減8%至22%之間不等，但是在實(shí)際操作的過(guò)程中，因為有很多的約束性因素，所以在實(shí)施的時(shí)候，會(huì )面臨很多的困難，從而不能夠完全的發(fā)揮建筑結構優(yōu)化方法的優(yōu)越性。與之前的建筑結構設計相比較，進(jìn)行房屋建筑結構優(yōu)化設計，能夠把建材的性能與機械設備的性能都充分的發(fā)揮出來(lái)。進(jìn)行房屋優(yōu)化設計之后，工程造價(jià)的資金投入也會(huì )有效的降低，使企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益，除此之外，優(yōu)化房屋結構設計之后，可以把房屋結構中的各個(gè)單元有機結合，提高了房屋的建筑質(zhì)量，對人們的居住環(huán)境也給予了重要的保障。因此，優(yōu)化房屋的結構設計，是房屋結構具有好的實(shí)用性和經(jīng)濟性的重要途徑。
2高層建筑結構設計常見(jiàn)問(wèn)題分析
2.1高層建筑結構設計中的高度問(wèn)題
有些建筑企業(yè)在進(jìn)行高層建筑的施工時(shí)常常一味地追求企業(yè)利潤的最大化，經(jīng)常會(huì )隨意地在設計高度基礎上增加建筑的高度，盲目地將經(jīng)濟利益作為高層建筑施工的目標，最終會(huì )使建成的高層建筑高度不符合相關(guān)規定。
2.2結構布置不合理
建筑房屋的設計結構越規則，結構的布置才能越合理，這是建筑房屋結構設計的中心環(huán)節。一方面要注意建筑的平、立面外形尺寸大小和抗側力物體布置的局面，滿(mǎn)足承載力分布等各種因素的綜合要求。另一方面，由于很多因素都可以造成結構的不規則，特別是針對于復雜的建筑結構，利用若干已經(jīng)簡(jiǎn)單化的定量指標來(lái)劃分不規則的程度并明確限定范圍是幾乎不可能的。
2.3關(guān)于主梁的次梁處附加筋
正常的基礎結構，為使集中荷載由另加的橫向鋼筋結構來(lái)承重，應在梁下部的作用力點(diǎn)附以鋼筋。梁截面的高度范圍不一致，鋼筋是否加入對于主梁來(lái)講選擇也不一致。一般來(lái)講，如果主次截面相差較大，因為荷載較小，主梁則無(wú)需加鋼筋。但是如果主次截面相差不大，次梁荷載一般較重，則需添加附加鋼筋以分擔次梁的承重，提高安全性。
2.4異形柱結構設計中存在的問(wèn)題
近年來(lái)，在我國許多的房屋建筑過(guò)程中，特別是高層或小高層住宅大部分都采用了異形柱結構設計。然而在異形柱結構設計中存在的很多問(wèn)題，這些問(wèn)題也比較突出，主要表現在異形柱結構房屋的高度過(guò)高、結構布置不合理、體型不對稱(chēng)、抗震構造措施不夠有效等方面。目前，我國對異形柱結構的整體承載力尤其是節點(diǎn)承載力和結構延性等方面的研究還不夠深入，對異形柱結構的抗震性能也不能完全認識。
3高層建筑結構設計優(yōu)化方法
3.1建立結構優(yōu)化模型
結構優(yōu)化設計通常情況下分為兩部分，一部分是結構優(yōu)化設計模型，另一部分就是結構優(yōu)化計算方案。建立模型的步驟一般有以下幾步：（1）選擇合理的設計變量。設計變量的選擇對于模型的構建具有重要的意義，設計變量的選擇將會(huì )影響到對設計要求影響較大的參數的選擇，進(jìn)一步涉及到參數重要性的區分問(wèn)題。選擇出了合理的設計變量在很大的程度上能夠減少計算編程的工作量；（2）確定目標函數。首先找出滿(mǎn)足函數條件的最優(yōu)解，然后確定約束條件。在房屋的優(yōu)化設計中存在著(zhù)很多的約束條件，其中有：應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從彈塑性約束等，在進(jìn)行優(yōu)化設計時(shí)要確保所有的約束條件都在規定的范圍內，能夠滿(mǎn)足設計規范，即在規范條件內滿(mǎn)足約束條件
3.2優(yōu)化建筑物結構分部部分與層數之間的關(guān)系
如何實(shí)現建筑物結構分部部分和建筑物之間的層數關(guān)系是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。對于同一個(gè)建筑物來(lái)說(shuō)，可以使用一個(gè)建筑屋蓋，這樣可以降低單位設計的成本。從建筑物的基礎部分來(lái)看，又有一些不同，這是因為建筑物的基礎部分是共有的，隨著(zhù)建筑物層數的不斷增加，基礎部分承受的荷載也在不斷的增加，所以在建筑結構的設計過(guò)程當中應該考慮的是如何提高基礎構件的承載能力，以及如何控制基礎的設計成本，畢竟，隨著(zhù)建筑物層數的增多，基礎的設計成本也是成正比增多的。
3.3加強結構細部的優(yōu)化工作
對于房屋建筑結構來(lái)說(shuō)，一定要重視房屋建筑的分部結構優(yōu)化工作。中國有句老話(huà)叫“千里之堤毀于蟻穴”，說(shuō)的就是重視細節的道理，主體結構構建好了，但是如果局部位置出現問(wèn)題，將危及整座建筑物，結構細部的優(yōu)化工作包括了結構細部的設計工作，如平時(shí)我們工作中給常見(jiàn)的矩形現澆板做設計時(shí)，需要對其先做分析，避免在拐角處有裂縫，這都是細節，但如果不注意，引起的后果將不堪設想。另外，如今已不再是過(guò)去手繪稿的年代了，計算機已經(jīng)滲透了我們的工作，設計人員需要與時(shí)俱進(jìn)，了解計算機的工作性能，將設計理論通過(guò)計算機軟件輸出，既節省了時(shí)間，也方便修改，但如何將計算機與設計理論完美結合，設計或優(yōu)化我們的結構方案，還需設計人員加強學(xué)習。
3.4優(yōu)化抗風(fēng)結構
抗風(fēng)結構設計要綜合考慮多種因素，確保建筑物的抗風(fēng)能力?？癸L(fēng)結構中對其結構進(jìn)行基礎的設計時(shí)要保證在風(fēng)荷載作用下的穩定性。確保地基穩固的重要性不僅在抗震中有所體現，對抗風(fēng)載也起到重要作用。減振體系在高層建筑中的應用受到廣泛歡迎，減震系統可以減少風(fēng)荷載對建筑物的影響，減振系統的選材將起到巨大作用，因為有些阻尼材料的應用將大大提高高層建筑的抗風(fēng)能力。要嚴格按照規范設計抗風(fēng)結構，采取措施減小風(fēng)力在建筑物上的疊加和增強，優(yōu)化結構設計，以減小普遍且危害頗多的風(fēng)壓破壞，為建筑物的安全性能提供安全保證。
3.5加大建筑機構設計安全監督力度
一些建筑結構設計安全問(wèn)題在一定程度上也和安全監督不到位有關(guān)，因此，為了提高建筑結構設計的安全性，有關(guān)部門(mén)應當加大建筑結構設計安全監督力度，以保障我國建筑結構設計的安全性，具體可以通過(guò)以下方式實(shí)現：（1）加強對建筑結構設計過(guò)程的監督力度，定期或不定期審查建筑設計過(guò)程，保證整個(gè)建筑結構設計過(guò)程嚴格按照相關(guān)規定和標準進(jìn)行，確保建筑結構設計的安全性。（2）加強對建筑材料和建筑設備的審查力度。有關(guān)部門(mén)可以對建筑材料和建筑設備進(jìn)行不定期審查或突擊審查，并規范相關(guān)建筑材料和設備的使用，嚴禁施工單位使用不符合國家相關(guān)標準的建筑材料；嚴厲打擊各種偷工減料活動(dòng)，一經(jīng)查處，予以嚴重處罰，切實(shí)保障建筑結構設計的安全性。
4結束語(yǔ)
社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展帶來(lái)的是生活質(zhì)量的提高，及人們對高層次生活的追求向往，由于我國人口眾多的特性，需要我國的建筑物不僅保證最基本的安全性和功能性，且在滿(mǎn)足人民對新環(huán)境的要求基礎上，充分利用土地，充分節省建筑成本，傳統的設計原理也需要優(yōu)化革新，讓新型建筑物符合新時(shí)代發(fā)展。
