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1、高層建筑結構設計優化的方法和作用摘要：建筑的結構設計是個全面、復雜又系統的工作，如何保證房屋建筑的在合理合適的基礎上讓住房的業主同時感到舒適是我們下一步需要解決的問題。其實房屋建筑結構設計的道路還很長，需要我們不斷探索和研究。 關鍵詞：經濟發展；高層建筑；結構優化引言高層建筑的出現，一方面是為了緩解城市的用地緊張的情況，提高土地的綜合利用率，使城市規劃逐漸合理化和科學化；另一方面原因是高層建筑本身具有美學方面的重要意義，是一個城市現代發展的名片，可以作為城市重要的地標建筑。高層建筑作為一個復雜而又龐大的綜合系統，其結構設計是否合理影響著高層建筑的安全和性能，所以高層建筑的結構設計有三個方面的基2、本要求：不但要滿足抗震、抗風的安全性要求，而且要滿足結構合理、構造科學的專業性要求，還要滿足建設成本合理的經濟性要求。工程概況：本工程位于某市中心的黃金位置，其總面積約占20萬m2，其是由5幢30-31層的高層樓組成的，地下部分2層，底層架空，無裙房；2層以上為住宅。5幢高層建筑下的2層地下室連為一體。5幢高層結構平面體型較為不規則，建筑總面積達到100m2。1、高層建筑設計常見問題分析1.1高層建筑結構設計中的高度問題有些建筑企業在進行高層建筑的施工時常常一味地追求企業利潤的最大化，經常會隨意地在設計高度基礎上增加建筑的高度，盲目地將經濟利益作為高層建筑施工的目標，最終會使建成的高層建筑高度3、不符合相關規定。同時，建筑高度的加大，勢必使建筑結構所承受的垂向負荷增加，使其大于地基所能承受的最大負荷，建筑物便會出現抗風性弱、無法抵御惡劣天氣及地震災害等諸多問題，這會嚴重影響建筑物使用者的安全。所以，國家有關審查機構必須對高層建筑的高度進行嚴格的審查，并在抗震及建筑高度方面制定嚴格的規定，針對隨意加大建筑高度的行為制定嚴厲的處罰措施，以遏制這種現象的產生。1.2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4、不規則，特別是針對于復雜的建筑結構，利用若干已經簡單化的定量指標來劃分不規則的程度并明確限定范圍是幾乎不可能的。1.3主梁有次梁處附加筋問題基礎結構設計當中，在梁下部的作用力點附以鋼筋，做到集中荷載由另加的橫向鋼筋結構來承重。梁截面高度范圍不同，加不加筋對于主梁來說選擇也不同，當主次截面相差很大時，主梁就不用加鋼筋了，因為荷載較小，沒有必要。反而如果相差不大，次梁荷載相對來說較重，就需要添加附加鋼筋來分擔次梁的承重，實現安全性。針對箱、筏基礎底板跳板的陽角問題，如果說底板的鋼筋是雙排并且兩個方向同時有的話，陽角不能夠決不允許添加輻射筋。1.4異形柱結構設計中存在的問題近年來，在我國許多的房屋建5、筑過程中，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題，這些問題也比較突出，主要表現在異形柱結構房屋的高度過高、結構布置不合理、體型不對稱、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。2、高層建筑結構設計優化方法2.1建立結構優化模型結構優化設計通常情況下分為兩部分，一部分是結構優化設計模型，另一部分就是結構優化計算方案。所謂的結構設計優化就是變量中選擇出主要的參數，然后根據數據分析建立起函數模型，運用函數模型借助較為科學的方法計算出最優解。建立6、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影響到對設計要求影響較大的參數的選擇，進一步涉及到參數重要性的區分問題。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。首先找出滿足函數條件的最優解，然后確定約束條件。在房屋的優化設計中存在著很多的約束條件，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，在進行優化設計時要確保所有的約束條件都在規定的范圍內，能夠滿足設計規范，即在規范條件內滿足約束條件2.2優化建筑物結構分部部分與層數之間的關系如何實現建筑物結構分部部分和建7、筑物之間的層數關系是一個非常重要的問題。對于同一個建筑物來說，可以使用一個建筑屋蓋，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，隨著建筑物層數的增多，基礎的設計成本也是成正比增多的。2.3加強結構細部的優化工作對于房屋建筑結構來說，一定要重視房屋建筑的分部結構優化工作。中國有句老話叫“千里之堤毀于蟻穴”，說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題，將危及整8、座建筑物，結構細部的優化工作包括了結構細部的設計工作，如平時我們工作中給常見的矩形現澆板做設計時，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，如今已不再是過去手繪稿的年代了，計算機已經滲透了我們的工作，設計人員需要與時俱進，了解計算機的工作性能，將設計理論通過計算機軟件輸出，既節省了時間，也方便修改，但如何將計算機與設計理論完美結合，設計或優化我們的結構方案，還需設計人員加強學習。2.4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題在一定程度上也和安全監督不到位有關，因此，為了提高建筑結構設計的安全性，有關部門應當加大建筑結構設計安全監督力9、度，以保障我國建筑結構設計的安全性，具體可以通過以下方式實現：（1）加強對建筑結構設計過程的監督力度，定期或不定期審查建筑設計過程，保證整個建筑結構設計過程嚴格按照相關規定和標準進行，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。有關部門可以對建筑材料和建筑設備進行不定期審查或突擊審查，并規范相關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標準的建筑材料；嚴厲打擊各種偷工減料活動，一經查處，予以嚴重處罰，切實保障建筑結構設計的安全性。2.5計算機輔助設計的正確運用應用計算機技術可以實現工程師對結構分析的順利進行，能夠正確使用計算機輔助設計對我國建筑結構設計水平有很10、重要的影響。但是，隨著經濟的不斷發展，建筑物的規模日趨增大，而其結構形式也日漸復雜，對其結構的設計難度也大大增加，這就要求設計人員了解所使用軟件的特點和適用范圍，熟悉和掌握各項參數的選取條件，真正做到計算機為人服務，為工程設計服務。引言社會經濟的發展帶來的是生活質量的提高，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，且在滿足人民對新環境的要求基礎上，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化革新，讓新型建筑物符合新時代發展。參考文獻1謝琳琳.關于高層建筑結構選型決策的研究D.重慶大學，2001.2周浪.高層住宅剪力墻結構優化設計研究D.武漢理工大學，2011.