高层住宅建筑结构优化设计研究翁伟

高层住宅建筑结构优化设计研究翁伟

翁伟

身份证号码：32108419851008****

摘要：随着我国城市化进程的不断发展和社会的快速发展，市民的居住环境变得越来越重要，这使得房地产交易更加活跃。在房地产业蓬勃发展的今天，建筑的质量和安全性越来越受到人们的重视,建筑结构的设计要求也在增加。因此，本文介绍了一般高层住宅的结构体系，分析了建筑设计中的缺陷，并对其优化措施进行研究和分析。

关键词：高层住宅；建筑结构优化；设计研究

前言

一般来说，在建筑结构设计之初，建筑物的结构在各个方面都有一定的优缺点，高层建筑越来越受欢迎.中国是一个地震多发的地区,结构的地震分析和设计已经在高层建筑设计议程中被提及，高层结构的优化设计需要引起足够的重视。但由于设计理念和理解的不同，目前高层结构设计在可靠性设计中值得进一步探讨。

1高层建筑总体结构体系

1.1框架-剪力墙系统

框架-剪力墙系统的硬度和强度都主要符合预期要求，当需要外力维持其正常形状时，可以在建筑平面上的适当位置设计，让其可以承受相当大力的剪力。一般来说，它能够承受系统的剪力墙的水平剪力，但框架受到垂直方向的影响，墙体的设计大大降低了建筑物的水平位移，所以需要在某些方面增加结构的刚度，使建筑物在每个平面上更加均匀，以此让框架-剪力墙系统更加合理。

1.2剪力墙系统

剪力墙系统是由建筑主体基本抗震墙组成，其特点是单一面地震墙必须支撑建筑物的所有垂直荷载，在结构刚度等方面优于框架剪力墙系统。此外，其位移曲线一般是弯曲的，使其具有良好的伸展能力。建筑两侧的力更均匀，同时，它具有良好的完整性，可以承受重大的倒塌，这是一个非常好的结构体系。

1.3气缸系统

缸体系统是建筑物由测量防震构件组成的系统。它包括许多建筑形式，主要是单汽缸，也有多组或环绕的形式。气缸系统属于圆柱空间成员之一，气缸系统一般使用相关的结构单体，在建筑物的平面或曲线方向形成三维垂直结构，主要由密柱或开口组成的特定空间应力构件。该系统的构件强度适中，建筑抗风抗震能力强，结构刚度在高层建筑中普遍应用。

2住宅高层建筑结构抗震设计要点

2.1结构规则性

如果建筑物的结构有不规则之处，大型地震造成的扭转效应可能导致严重的应力集中或弱地震层的形成。许多地震灾害表明，由于建筑物的垂直分布，高平面对称、结构简单、刚度均匀的建筑物具有较好的抗震性能。因此，建筑物的抗震设计要求建筑物的平面和外观要有规律地对称，并保持完美的状态。同时，设计中要保持结构规则性，这样就可以防止均匀分布的质量中心和刚度中心在平面上的重叠，并较少造成的扭转振动。因此，高层建筑的设计应为抗震设计而精心设计，由于结构阻力随建筑抗震设计的增加而增加，地震时的地震地面运动随结构刚度的增加而增加，所以为了避免薄弱的抗地层结构的横向刚度和承载能力，需要在高层结构设计中遵循结构规则原则。

2.2层间位移限制

高层建筑有很大的长宽比，甚至可以超过许多结构的位移限制，高层建筑在风和地震中可以造成很大的层间位移。位移限制与许多因素有关，包括结构材料、结构体系、装饰标准和横向荷载。因此，高层建筑结构的设计必须根据建筑物的实际情况和地理位置进行设计。除此之外，满足足够的刚度，避免结构在水平荷载作用下的过度位移。在地震力作用下，结构发生了剧烈的变化，设计人员需要根据问题，采取不同的施工类型和其他施工措施，以实现安全与利润的统一。

2.3地震扭转效应

如果结构表面在水平地震的影响下不规则地放置，扭曲效应将严重破坏结构。这种损害常常被设计者忽略。然而，地震的扭转效应是非常复杂的，复杂的建筑结构以地板为中心，仍有相当的失真效果，所以高层住宅的设计应该充分考虑扭力效应的影响。分析表明，横向力单元的横向位移最大，不同于变形作用下各半侧力结构的层间变形，考虑到建筑物上下刚度的普遍存在，所以需要建立刚度中心，而不是同轴。此外，较大的间隙会导致每一层结构的偏心率和扭矩的变化。因此，在设计过程中必须分别计算出每一层的失真校正系数，同时计算主要需要控制两个重要指标，如周期对比和位移比。设计还应考虑双向地震，如果地板的扭转刚度弱，则如果平移周期与扭转周期的比率大于0.9或底部的剪切强度比小于0.8，以此控制地震扭转效应，确保建筑结构的抗震性能得到保证。

3优化建筑结构设计的措施

3.1注重建筑概念设计

观念的形成反映了人们对事物的客观理解，使人们从情感升华到理性。结构设计师必须掌握基本的概念设计，因为只有正确的概念设计才能设计出合理的结构。所以概念设计需要贯穿工程设计的设计过程，同时设计师需要利用深刻的设计理论和积累的经验来构建他们的设计理念，并利用这些理念来完成高水平的设计项目。

3.2加强地震设计理念

高层建筑物除了能承受建筑物本身的垂直荷载外，还能承受巨大的间接荷载和地震冲击，在高层建筑中，侧向力的强度取决于高度。因此，在设计中应该充分加强抗震理念。首先设计人员必须使用弹性参数来计算地震结构对弹性条件的影响。其次，地震参数用于计算建筑物的弱层，并在薄弱环节旁进行位移或角处理，但设计不得小于规定的限度。最后，对于不受影响的建筑物，弱层的影响可以最小化，以此满足整体抗震的设计。

3.3优化结构设计的综合考虑

设计人员在设计建筑物时必须考虑结构设计的优化，在各个方面都要考虑外部因素和内部因素。内部因素包括每个部件的负载能力，尤其是高层建筑需要注重垂直承载能力。首先，采用合理救援系统，同时必须服从经济原理和水平应力。至于侧面，必须考虑建筑物抵抗倒塌的能力。其次，在外部因素中，应从建筑物所在位置的风、地震和温度应力以及设计的各个方面加以考虑。在基本设计中，可以根据实际经验全面地设计理论，预测可能发生的各种问题，并分析并提出具体的解决方案。最后，在计算建筑物的强度时，必须记住“强柱弱强剪弱弯曲弱强压”的原理，不能用想象增加建筑物的加固量，要依靠科学合理性考虑其本身的性能，同时建议进行建筑能力限制的计算，以确保设计更为合理。此外，要侧重于建筑物最薄弱的部分，尽量减少损坏的可能性，在考虑建筑材料的热应力的同时，也要考虑钢和其他材料，以及温度变化的影响，同时在相关计算过程的布局和选择中也要考虑每一个可能的产生的问题。

结束语

总体而言，高层建筑的设计是一项非常艰巨的任务。设计师在设计时必须考虑设计中的许多问题，同时充分运用自己的理论知识，根据需要结合自己丰富的经验和科学计算设计和优化合适的建筑，以确保建筑的安全和经济。随着新结构和高性能材料的出现，高层住宅的设计技术正努力达到新的水平，设计人员必须合理调整结构与材料、结构和设备之间的关系，以适应建筑功能和外观的需要。同时根据地震工程各方面的知识和经验，以及通过新的结构设计满足建筑物的安全要求。因此，设计人员必须找到建筑安全与经济理性的最佳结合，才能根据地震设计的现状做出正确的工程决策，才能更好地适应社会经济和建筑技术的发展。

参考文献

[1]李茜,程洁.高层住宅建筑结构优化设计研究[J].绿色环保建材,2019(04):79+82.

[2]李新磊,冯福雄.高层住宅建筑结构的抗震优化设计探讨[J].建材与装饰,2018(50):70-71.

[3]戴明明.高层住宅结构设计优化方法研究[J].住宅产业,2018(09):47-49