高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计

高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计

随着社会的持续进步和发展，高层建筑的数量日益增多，推动了建筑行业的快速发展。本文将重点分析高层建筑结构选型设计与建筑结构优化设计的关键要点，为相关设计人员提供有价值的参考，以确保高层建筑的结构强度和质量符合建设标准，实现最佳的经济效益，推动建筑行业的长远稳定发展。

案例分析

在某城市中，计划建设一座高层商业综合体，其中包括购物中心、办公楼和酒店。但是，由于场地有限，建筑密集度很高，因此需要对建筑结构进行选型设计与优化设计，以满足建筑功能和使用要求，最大程度上确保建筑结构更加稳定和安全。

高层建筑结构选型设计要点分析

明确高层建筑结构类别

在建筑工程实际建设环节中，一定要做好结构的选型工作，便于建筑工程建设更加安全和稳定，具有很强的实用性价值，有助于良好建设环境的营造。从我国高层建筑形式来看，主要有以下几种：

其一，框架建筑结构。在这一结构中，主要有楼板、梁柱等构件构成，其经济性与适用性非常高，同时本身重量也比较轻，可以灵活进行布置，施工技术人员操作起来也比较方便，以此为建筑室内提供更多空间，有助于用户的良好运用。不过，框架结构也存在一些问题，像应力比较集中与抗移动刚度比较小等。在抗震情况分析以后，随着楼层的增加，框架建筑的底层柱子会出现弯矩与侧移比较大的情况。如果发生比较大强度的地震灾害，就会导致建筑物发生非结构性的损害，威胁到人们的生命与财产安全。

其二，剪力墙结构。在提高墙体利用率过程中，保证建筑物自身具有良好的承重能力，在使用过程中，符合国家与行业提出刚度、稳定性建设要求。通过剪力墙结构的设计，控制建筑物发生侧向变形问题。但是，该种设计形式，也存在很大的问题。当建筑物自身具有很大的重力时，会对建筑物的平面布置质量产生负面的作用，从而影响到内部结构空间大小。

其三，框架剪力墙结构。在对高层建筑进行框架剪力墙结构设计过程中，从设计优势来看，由于剪力墙的作用比较大，具有承担较大水平荷载的性能。同时，对于框架结构的作用，也体现在可以承担竖向荷载能力上。所以说，在这种双重设计模式下，促使建筑物中框架与剪力墙结构之间良好配合、作用，为后续选型与优化设计工作带来重要支撑。一旦设计缺乏合理性与科学性，可以采用增加楼层的方式，把剪力墙设计在电梯室中（如图一：框架剪力墙建筑结构设计图），利用核心筒，提高建筑物自身的承载能力。如果和单一的框架结构相比较，框架剪力墙结构的引用，具有显著的应用作用，并且操作起来也相当灵活。但是，在实际运用过程中，也会存在一些难以解决的问题。比如，在平面布置限制下，这一结构质心无法和钢心展开充分融合。一旦设计人员忽略了这一问题，就会导致不同程度的安全事故发生，严重危害到人们的生命安全。在解决过程中，要明确剪力墙的设置数量，尽量根据建筑位移极限值，符合限制值要求，通常设置3道及以上剪力墙。

其四，筒体建筑结构。在筒体建筑结构中，有一个或者多个筒体结构，构建为新的竖向承重结构体系。一般会设计在建筑物中电梯室和外围位置中，根据筒体的状态，设计出对应的剪力墙，符合建筑自身结构的设计标准，有助于建筑物刚度与强度的保证。目前，在根据高层建筑物地震防护要求，如果使用平面框架剪力墙的结构，达不到地震设防标准，也就会增加倒塌或者破损的几率。此时，设计人员把剪力墙设计成空间薄壁的筒体，利用悬臂箱型梁进行展示，这种对柱子展开加密的设计与处理，在符合地震设防标准以后，就可以提高建筑物整体结构的实用性能。

确定建筑结构选型的原因

由于高层建筑的结构选型工作相当复杂与繁琐，因此在后续设计环节中会受到各种潜在因素的影响，对高层建筑的最终建设效果带来不利影响。所以，设计人员一定要利用现代化科学技术，展开数据调查与分析工作，根项目的设计标准，做好建筑结构选型工作。从这一选型原因分析，主要有以下几点：

其一，环境原因。在建筑物周边环境中，像施工位置特点以及风压特点等。

其二，建筑结构设计方案标准，像高度、形状等。

其三，建筑物自身使用功能需求。当把高程建筑进行划分时，根据使用功能的区别，主要可以划分为综合楼、住宅建筑与办公建筑形式。如果从结构选型上出发，设计人员要了解建筑物的实际使用功能，进而选择出最佳的建筑结构类型。比如，在住宅建筑上，设计人员使用墙体分隔功能，运用到框架剪力墙结构，消除各种不利影响因素。

其四，施工原因。在庞大的高层建筑施工量影响下，为选型设计工作带来很大的难度。在对建筑结构施工便利性展开综合分析以后，有助于施工任务顺利和额有序展开。

其四，抗灾与维护原因。在设计期间，这两项因素要进行精准控制，充分满足建筑行业要求，保证居民生命和财产安全。

高层建筑结构优化设计要点分析

优化建筑物结构类型

设计在对高层建筑结构进行优化过程中，一定要对建筑物类型展开全方位的分析，了解建筑物的实际运营要求与标准，提高结构优化设计工作的重视程度。也就是说，针对博物馆与图书馆等文化类建筑，需要考虑到建筑物中储藏很多珍贵物品，像书和文物等，具有很大的装载量。因此，这一类型的建筑，对空间面积有较高的要求，并且也要满足规则性的设计要求。此时，设计人员可以使用增加模数的办法，对建筑物展开科学设计，促使建筑物自身的稳定性显著提高，具有良好的结构承载能力，确保建筑物运营效果良好。

优化建筑物结构功能

在对高层建筑物结构功能进行优化过程中，一定要根据项目建设方案情况，做好细节之处的设计工作。在进行延性设计过程中，需要重点考虑到建筑物自身的延性阐述，利用专业技术，对各种数据信息加以全方位的收集与整理。在延性冗余情况下，提高建筑物自身的使用性能与效果，从根本上提高结构稳定性，充分满足设计要求与标准。同时，在对结构水平力加以控制过程中，通过对单一方向荷载力进行合理分解，作为结构受力，确保建筑物呈现水平上下的连续性效果，也就提升了结构的安全性能，符合实际运营要求。

优化建筑物结构荷载

在对建筑物的结构荷载进行优化设计期间，重点考虑到建筑物地下室，掌握消防车与人防等情况，提高地下室结构设计水平。针对大小为8.5*8.5的柱网设施，受到荷载承受力，和板结构之间呈现正比关系。所以，在对这一结构进行优化期间，要从多元视角着手，像经济性、安全性与美观性等，了解各项数据参数，保证结构设计更加合理和科学，有助于企业获得良好的经济效益，提高人们对高层建筑物的认可与信任程度。

结束语

综上，在现代化高层建筑结构设计环节中，选型设计具有至关重要的意义与作用，影响着建筑物整体安全，和建筑物的运用性能有着紧密联系。在运用合适的建筑结构以后，对建筑结构进行良好的选型与优化设计，不断夯实自身的设计能力与职业素养，从多元视角分析，提高我国高层建筑设计方案的可行性与可靠性，以此达到理想的高层建筑设计效果，为人们的居住带来最大程度上的质量与安全保证，推动了我国建筑行业的良性发展，为城市的发展带来积极影响。

参考文献：

[1]王瑞平. 高层建筑结构设计及结构选型探究——以甘肃省某高层建筑工程为例 [J]. 房地产世界, 2022, (18): 46-48.

[2]李跃奎,王勇,张帆. 某超高层建筑结构选型与关键技术分析 [J]. 建筑结构, 2021, 51 (11): 15-20+7. DOI:10.19701/j.jzjg.2021.11.003.

[3]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, (04): 69-70.