劉威

（桂林市建筑設計研究院 廣西桂林 541001）

0 前言

隨著經(jīng)濟的不斷快速發(fā)展，我國城市化進程的推進速度也在不斷加快，對建筑物提出的建設要求越來越高。建筑行業(yè)雖然整體發(fā)展形勢相對比較良好，但是由于當前我國土地資源已經(jīng)處于非常緊張的狀態(tài)，很多地區(qū)的土地資源已經(jīng)逐漸呈現(xiàn)出供不應求的狀態(tài)，對于現(xiàn)代建筑行業(yè)而言，為了能夠有效應對這一客觀因素帶來的影響，逐漸將建筑建設方向的重點由多層建筑向高層建筑方面轉變。高層建筑的興起逐漸成為城市發(fā)展中非常重要的一部分，現(xiàn)代高層建筑在設計以及建造過程中，由于層數(shù)比較多，同時高度也比普通建筑物要高，所以必須要保證建筑物的結構具有非常良好的穩(wěn)定性和安全性。這樣不僅能夠為高層建筑的質(zhì)量提供保證，而且還能夠減少對土地資源的大量消耗。

1 現(xiàn)代高層建筑結構設計存在的問題分析

雖然目前建筑行業(yè)的整體發(fā)展形勢相對比較良好，但是由于我國當前土地資源已逐漸表現(xiàn)出貧瘠狀態(tài)，導致建筑用地已經(jīng)逐漸呈現(xiàn)出供不應求的態(tài)勢。面對土地逐漸稀缺這一客觀因素的影響，建筑行業(yè)逐漸將發(fā)展的重點轉移到高層建筑設計與建造方面，高層建筑與普通建筑相比，無論是在層數(shù)、高度等方面都有所差異，同時在結構以及地基基礎等方面提出的建設質(zhì)量要更高[1]。尤其是建筑物的結構設計是否具有安全性和穩(wěn)定性，將會直接對建筑的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響。雖然高層建筑設計必須要保證建筑結構設計的合理性，但是在筆者通過對現(xiàn)代高層建筑結構設計現(xiàn)狀進行分析時，仍然發(fā)現(xiàn)其中存在很多問題，導致建筑結構設計水平無法達到標準要求。

1.1 建筑結構設計人才管理混亂

隨著社會經(jīng)濟不斷快速地發(fā)展，建筑行業(yè)的發(fā)展勢頭比較良好，同行業(yè)之間存在的相互競爭也比較激烈。但是與此同時，設計單位的設計人才管理水平不一，使得設計單位的設計水平具有非常明顯的差異性，進一步的表現(xiàn)為設計師的個人職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技術水平等，都存在著非常明顯的層次上的不同，甚至部分設計人員根本就不是結構專業(yè)畢業(yè)的人員。

1.2 建筑結構設計市場管理不規(guī)范

當前有很多設計單位之所以能夠從重重競爭中脫穎而出，并不是該設計單位有多么好的資質(zhì)或者是設計水平有多么的高，而是內(nèi)部有關系，所以很多業(yè)務都是通過這種內(nèi)部關系才能夠實現(xiàn)。除此之外，筆者在深入到設計市場內(nèi)進行調(diào)研和分析時發(fā)現(xiàn)：設計市場上的價格與國家制定的標準要求相比，要低很多。很多設計單位在激烈的競爭環(huán)境中，要想實現(xiàn)其自身經(jīng)濟效益的獲得，大多數(shù)選擇的是利用壓低價的方式，這導致了整個設計市場的運作秩序被嚴重的擾亂[2]。同時，由于受到“關系戶”的影響，導致很多資質(zhì)和信譽度等都比較良好的設計單位正面臨著被市場淘汰的危機。正是由于受到這一客觀環(huán)境因素的影響，很多設計單位已經(jīng)“自身難保”，而在結構設計優(yōu)化方面想有所建樹更是難上加難。導致這些問題出現(xiàn)的根本原因就是由于當前市場管理不夠規(guī)范，從而存在很多“渾水摸魚”的現(xiàn)象。

2 現(xiàn)代高層建筑結構設計的優(yōu)化措施

2.1 現(xiàn)代高層建筑結構設計方案科學合理性選擇

現(xiàn)代高層建筑結構在涉及以及具體建設過程中，結構的穩(wěn)定性和安全性，將會直接對整個建筑物的質(zhì)量產(chǎn)生影響，尤其是高層建筑的層數(shù)很多、高度較高，所以對結構的要求也比較高。圖1是某地區(qū)28層的高層建筑立面圖，在對現(xiàn)代高層建筑結構設計進行優(yōu)化時，設計人員首先要做的一點就是要對建筑結構自身在使用過程中的性質(zhì)進行深入的分析[3]。同時還要對其中各種不同的變量等因數(shù)進行掌握和了解，這樣才能夠從中找到符合實際要求的設計方法，比如當前比較常用的設計方法有直接優(yōu)化方法和間接優(yōu)化方法。在對設計方案進行制定和具體選擇利用時，要想保證建筑結構設計方案的有效性和科學性，就必須要對其中各項因素、指標進行深入的分析。比如將材料的消耗量作為其中的關鍵點，在對該指標進行分析時，發(fā)現(xiàn)會直接對建筑結構構件的截面尺寸大小產(chǎn)生影響。也就是在實踐中，必須要保證構件自身的截面尺寸能夠通過力學分析等一系列措施和方法，從中得到準確有效的強度計算值以及對應的位移變形條件等。但是在與實際情況進行結合分析時，發(fā)現(xiàn)數(shù)學解析方法在其中的應用，無法將目標函數(shù)進行準確有效的表達，所以也無法通過極小值求解的方式，從中獲取到最符合實際情況的建筑結構設計方案。針對這一問題，在對高層建筑結構進行設計優(yōu)化時，一般會直接利用直接優(yōu)化方法[4]。該方法在應用時，主要是指在經(jīng)過一系列的測算和分析之后，能夠達到目標值的基本要求，同時還能夠實現(xiàn)目標函數(shù)最優(yōu)值的選擇和利用。通過這種方式在其中科學合理的落實，能夠保證現(xiàn)代高層建筑結構設計得到優(yōu)化和完善。

圖1 28層現(xiàn)代風格高層建筑結構立面

2.2 現(xiàn)代高層建筑結構優(yōu)化設計加強層合理性選擇

高層建筑已經(jīng)逐漸成為各大城市內(nèi)非常重要的建筑群體，甚至部分高層建筑由于其外形的獨特性，具有一定的標志性作用。高層建筑的質(zhì)量與結構設計的穩(wěn)定性和安全性具有非常密切的聯(lián)系。但是由于現(xiàn)代高層建筑結構在設計以及建設過程中，要求越來越高，所以必須要對結構設計進行優(yōu)化和完善，這樣才能夠保證結構的安全性和可靠性。在針對高層建筑結構的優(yōu)化設計方案進行制定和分析時，對于其中的一些重點和關鍵部位，要保證設計方案的針對性。比如在對加強層進行設計優(yōu)化時，一般加強層都會被設置在結構的中部或者是上部區(qū)域位置處，這樣不僅能夠實現(xiàn)對結構的有效控制，避免結構頂部出現(xiàn)側向位移等問題，而且還能夠對地震等作用力起到良好的緩解作用。所以在優(yōu)化設計中，必須要意識到加強層設計優(yōu)化的重要性，這樣才能夠保證整體結構的優(yōu)化設計效果。

2.3 現(xiàn)代高層建筑結構設計荷載取值合理性選擇

現(xiàn)代高層最直接表現(xiàn)出來的特點就是層數(shù)多，單元重復性強，故一點點的荷載效應就會產(chǎn)生重復積累性的變化，從而導致結構整體的浪費，筆者曾經(jīng)參與這樣一個項目：一個接近百米的高層辦公樓，因業(yè)主需要，設計單位需要在施工圖階段考慮夾層荷載，設計完成后業(yè)主因和之前的項目作出成本比較后，認為該高層辦公樓建設成本過大，需要進行優(yōu)化。

經(jīng)過拿到該項目的模型和施工圖研究后，初步得到以下的判斷：設計方采用的夾層荷載為考慮加建鋼筋混凝土的樓板的荷載，而逐層遞加累積，最終導致整個結構的荷載很大。優(yōu)化建議：采用鋼結構夾層荷載，樓面采用木地板做法，已達到減小荷載的目的。最終通過以減小荷載為目的的一系列的調(diào)整，成功地使整棟樓的造價得到了很好的控制。

3 現(xiàn)代高層建筑結構的未來發(fā)展趨勢

隨著科學技術的不斷進步和快速發(fā)展，高層建筑結構優(yōu)化設計工作也在不斷的完善，為了能夠保證結構的設計質(zhì)量，可以對一些先進的技術手段、材料等進行合理的引進和利用。其中高性能混凝土將會成為未來高層建筑結構設計過程中的首選，這種材料與傳統(tǒng)混凝土材料相比，無論是強度或者是韌性都有所改善，同時還能實現(xiàn)結構自重的有效控制，為結構的安全性和穩(wěn)定性提供保證。

4 結束語

高層建筑已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)階段以及未來建筑行業(yè)的主要發(fā)展趨勢，為了保證建筑的質(zhì)量，必須要保證結構設計的科學性和合理性。同時，在對結構設計優(yōu)化方案進行制定和實施時，要對重點部位給予更多的關注，同時還要引進和利用一些先進的材料、技術，這樣才能夠保證現(xiàn)代高層建筑結構設計優(yōu)化水平的有效提升。