高层建筑结构优化设计中的问题与应对措施分析

高蕉 张鑫

摘 要：随着我国城市化进程的不断深入发展，城市建设规模不断扩大，城市中高层建筑数量不断增加，人们对城市建筑提出了更高的审美和质量要求。相关建筑设计人员应当不断优化高层建筑结构设计，才能有效提升高层建筑建设水平。文章探讨高层建筑结构设计原则，分析高层建筑结构优化设计中存在的问题，提出高层建筑结构优化设计问题的应对措施，以供参考。

关键词：高层建筑;结构优化设计;问题;措施

中图分类号：TU973.3                              文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2022）03-0004-03

0 引言

当前，我国社会经济发展速度不断加快，人们的生活水平也不断提高，对高层建筑也提出了更高的要求，为充分满足人们对高层建筑审美需求，相关设计人员应当不断提高自身的结构设计水平。在高层建筑结构设计过程中，设计人员除了要满足人们对建筑审美的要求，还应当充分认识建筑安全的重要性，在结构设计中只有充分考虑到高层建筑的质量，才能更好的保障高层建筑的使用安全。对于结构设计师而言，应当积极转变传统的设计理念，在设计中充分考虑高层建筑的相关技术、质量及空间规划等，不断优化结构设计方案，结合高层建筑相关技术的实际应用情况，保证结构设计的科学性，有效提升高层建筑结构设计水平，进而促进高层建筑行业的不断发展。

1 高层建筑结构设计原则

1.1 层次性

在高层建筑结构设计中，设计人员应当坚持层次性原则，其主要体现在建筑结构的整体层面，在对建筑结构进行设计与构思时，设计人员首先要对相应的工作进行分类，并确定不同工作的具体程度，从整体层面规划建筑框架，并加强对细节部位的把控，有效保障高层建筑建设效果，同时也能够充分体现出建筑结构设计中相应的特点。此外，在建筑行业人员应当有效保证建筑建设的层次性，不断提高结构性能，才能充分发挥建筑结构的实用价值，同时，还应当提高建筑结构空间的使用效率，结合客户审美要求，提高建筑的舒适感。为充分发挥建筑设计相关功能，设计人员应当坚持层次性原则，提高自身的设计能力，并按照层次性原则合理安排设计工作，更好地体现建筑结构设计特色。

1.2 美观性

当前，在建筑行业的设计工作中，不仅要注重建筑的层次感和使用体验，还应当充分考虑客户的审美要求，从设计层面提高建筑整体的美观度，如图1所示。在建筑设计过程中，成功的设计能够在保证建筑功能充分发挥的同时，提高建筑的视觉美感，体现出建筑的个性和特点。随着人们生活水平的不断提高，人们对建筑的美感提出了更高的要求，因此，建筑设计人员应当坚持美观性原则，在建筑设计过程中融合美学理论知识，更好地提升建筑整体美感。美观性原则是建筑设计中的重要原则，需要注意的是，设计人员应当在保证建筑设计合理性的基础上确保建筑美观，充分保障建筑的实用安全，更好的体现出建筑艺术特色。建筑的美观可以给用户提供更加舒适的体验，同时也是城市文明建设中的重要内容。

2 高层建筑结构优化设计中存在的问题

2.1 图纸设计不规范

建筑结构是保证建筑安全的重要支撑体系，建筑结构图纸是建筑施工中的重要依据，图纸内容是否正确，是否充分考虑施工相关要求，对建筑工程建设有着直接影响。当前，在高层建筑结构图纸设计中存在不规范问题，部分高层建筑设计图过于简单，相关设计单位在设计高层建筑结构图时，相应的建筑整体结构规划较为简单，结构中缺乏细节设计，未能按照要求注释相应部分的建筑材料、标高等。施工人员难以理解设计图纸内容，加上设计人员与施工人员的技术交底不到位，使得施工人员对设计图的理解存在偏差，进而导致建筑实际施工往往与设计要求不相符，对建筑施工进度与质量有着很大影响。此外，由于部分结构设计人员未能充分考虑到建筑结构施工难易程度，相应的结构设计图纸存在不合理情况，这就进一步增加了建筑施工难度。

2.2 结构设计不合理

保证高层建筑结构设计的合理性，才能有效保障高层建筑的顺利施工。需要注意的是，设计人员应当从建筑整体设计层面出发，确保结构设计的科学、合理，并合理设计结构细节，充分保障整体设计的合理性。但在高层建筑结构优化设计中，设计不合理问题较为常见，比如地基基础设计的不合理问题。在建筑工程施工中，只有选择合适的地基持力层和基础类型，才能有效保障建筑的安全性与经济性。

首先，在设计过程中，需要对地基进行选择，但部分勘察设计单位存在对勘察工作不重视问题，进而导致设计人员难以充分认识到工程实际地质情况，使得地基基础设计不合理。其次，楼板结构设计中同样存在不合理问题，作为建筑结构中的重要支撑部分，合理的楼板结构能够更好地支撑建筑荷载力，但在实际设计工作中，结构设计人员往往缺乏对楼板结构配筋的充分考虑，进而导致楼板结构设计存在不严谨问题，使得楼板结构实际应用中出现裂缝等现象，对建筑工程造成严重的安全隐患。最后，地下结构设计不合理对建筑整体质量也有着很大影响。地下空间是建筑工程建设中的重点内容，结构设计人员应当高度重视地下结构设计工作，但在实际设计中，常常会出现结构墙壁厚度、结构强度、防水性等设计不合理问题。

2.3 抗风结构设计不足

高层建筑由于有着较高的高度，因此使用中往往会受到风力的影响。结构设计过程中，设计人员应当充分考虑高层建筑的抗风性能，优化抗风结构设计。高层建筑对于外界风力而言，是一种扰动与阻隔，不同的建筑在风力影响下往往产生不同的振动类型。在这一过程中，高层建筑结构整体需要承受相應的作用力，以免影响建筑整体安全[1]。但在高层建筑结构设计中，往往会忽略风力因素对高层建筑安全的影响，尤其是建筑相关作用力的荷载设计方面，相关数据设计考虑不够充分，这就使得高层建筑使用中容易因风力影响出现裂缝问题，进而导致建筑主体结构受到破坏。D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243

2.4 设计过于追求低成本

在建筑行业发展中，部分建筑单位往往为追求更大的建筑利润，降低建设成本，会要求设计人员在设计中优先考虑建筑经济效益。这就使得建筑结构设计存在失衡问题，对相关建筑要素的考虑缺乏考虑。设计人员过于追求低成本，就很难保证建筑结构设计的合理性，按照相应的建筑设计内容进行建设，则容易出现安全隐患。

3 高层建筑结构优化设计问题的应对措施

3.1 规范图纸设计工作

高层建筑结构优化设计过程中，造成设计图纸简单、设计不合理等问题的主要原因，通常为建筑工程相关单位的图纸设计工作管理不规范，因此，应当不断完善结构设计管理机制，规范图纸设计工作，才能有效提升高层建筑结构设计水平[2]。对于建筑工程施工单位而言，应当充分认识到结构设计工作的重要性，在确定相应的设计单位时，应当提出明确的设计质量要求，并在双方协议中对设计工作进行协商，规范图纸设计，以充分保障设计单位能够高质量完成设计工作。同时，设计单位也应当不断提高自身的专业性，保证结构设计的严谨与合理，充分考虑建筑整体的安全，优化结构设计细节，提高建筑结构设计整体的科学性。在结构方案选择中，应当从科学性角度出发，结合相关影响因素，充分考量相关方案内容，确保结构方案能够充分满足建筑功能要求[3]。为有效提升建筑视觉效果，在图纸设计中，还应当加强建筑现场勘察，结合建筑实际，舍弃建筑支撑构件，在保证建筑安全的基础上，采取大跨度结构。若建筑结构形状复杂，相应的立面与平面不规则且较为复杂，可以采取设置缝的方式来形成规则的结构单元等，提高建筑整体的观赏性。

3.2 提高结构设计的合理性

为保证高层建筑结构设计的合理，只有优化结构基础选型，才能充分保障建筑工程的安全与稳定，因此，结构设计人员应当充分关注建筑基础选型工作。在开展设计工作之前，设计单位应当做好建筑现场勘察工作，结合相应的勘察数据，充分掌握建筑工程现场地质条件，才能保证后续设计工作的有效开展。根据建筑工程具体地质条件，设计人员在进行基础选型和设计时，要充分考虑高层建筑相关设计标准和要求，不能简单考虑建筑或施工单位的成本要求，从而降低设计标准，影响建筑最终质量[4]。高层建筑结构设计过程中，设计人员应当强化质量意识，充分考虑建筑居住体验与使用安全，在保证建筑质量的基础上不断优化地基基础设计、楼板结构设计及地下结构设计等，充分保障高层建筑相关功能的有效实现。

3.3 优化抗风结构设计

為保障高层建筑的抗风性能，就要保证其基础结构的稳定，因此，高层建筑结构设计人员应当重视结构基础设计，不断优化抗风结构设计，有效提升高层建筑抗风能力，进而充分保障高层建筑的使用安全。在高层建筑结构基础设计中，应当充分考虑建筑工程施工要求，相应的伸臂结构要严格按照设计要求进行施工，以保证高层建筑在受到水平作用力影响时不会出现倾覆性趋向，如图2所示。同时，设计相应的减震系统，进一步减少风力对高层建筑的影响[5]。减震系统主要涉及剪力墙、楼板及耗能支撑等部件，保证相关部件位置合理，可以有效实现减震耗能目的。高层建筑很容易遭受较大的风压，因此结构设计中，设计人员应当充分考虑高层建筑受风压影响较大部位的稳固性，并结合风压等级，作出针对性设计。

3.4 重视建筑施工质量

高层建筑结构设计中，设计人员往往会受到多种因素的影响，由于在设计中更加注重建筑经济效益，缺乏对建筑工程质量的考虑，进而使得建筑使用中存在严重的安全隐患。对于建筑结构设计人员而言，应当充分认识到建筑质量的重要性，在结构设计中应当明确建筑施工相关参数，在结构设计图纸中详细标注建筑抗震等级、抗裂等级及施工材料等。这样在建筑后续施工中，质量监督部门与施工人员便能够更好的了解相应的施工要求，进而充分保障高层建筑工程建设质量[6]。

4 结语

总之，高层建筑结构设计是工程前期重要的工作内容，对高层建筑工程建设质量有着直接的影响。针对高层建筑结构设计中存在的问题，需要加强建筑工程现场勘察工作，结合高层建筑性能相关要求，不断优化结构设计，保证结构设计的合理性与科学性，提高建筑结构设计水平，有效保障高层建筑工程质量，进而推动高层建筑工程的不断发展。

参考文献

[1] 闫利明.中高层结构设计中的结构设计方案优化策略[J].城市建筑，2021，18（21）：134-136.

[2] 卡米力·外力.高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计策略[J].绿色环保建材，2021（4）：69-70.

[3] 李智.浅析高层住宅建筑的结构设计与成本优化[J].四川建材， 2020，46（11）：231-232.

[4] 沙毅.高层建筑混凝土结构优化设计分析[J].建材与装饰，2020 （12）：87-88.

[5] 李坤.高层住宅结构设计优化初探[J].山西建筑，2020，46 （12）：38-39.

[6] 李盛勇，吕坚锋，徐麟，等.高层建筑结构合理构成与高效率结构设计[J].建筑结构，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

作者简介：高蕉（1979—），女，满族，辽宁沈阳人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：结构工程。D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243