摘要：
隨着社會的發展，國民經濟水平的提高，不斷增加了建築工程項目修建的規模和數量，也隨之出現了高層建築。衆所周知，大多數情況下，高層建築所需要花費的工程成本較多，但是透過採取合理的手段，能夠在一定程度上將造價成本降低，並起到結構優化的作用。因此，文章圍繞高層建築結構的優化設計方面進行了闡述，並將一些有效的降低成本的措施提出來。
關鍵詞：
高層建築結構；優化設計；成本降低
1、研究背景
伴隨着城市化進程的加快，全球經濟一體化形式的構成，越來越多的農村人口向城市涌進，這無疑將增大城市的人口壓力和住房壓力，而爲了有效地將這些壓力緩解，避免社會矛盾激化，因而在技術水平的支援下不斷出現了高層建築，顯然這在一定程度上將住房壓力緩解了。然而，正如我們所知，技術是在不斷進步的，以往的設計方式弊端也會在使用中不斷顯露出來，爲了更好地保證人們住房的安全，非常有必要對現有的高層建築結構進行優化設計。筆者根據自身的工作經驗，在文章中將以A市的某個高層建築作爲實際案例進行分析闡述。該高層建築共有10層，30m高，建築物內部各項系統部件構成完整。
2、關於未來高層建築發展的趨勢分析
2.1新型材料的開發與運用
科技水平的進步，不斷研究和開發出了新型的高性能混凝土材料，在很大程度上改善了傳統混凝土的韌性及強度等級，尤其是在建築施工中出現了高強度的混凝土之後，施工人員在施工操作中有效地將結構構件的尺寸減小了，這有助於結構的自重也隨之減小。另外，存在於高層建築中鋼結構中的FR鋼能夠有效地將高溫時鐵的強度提高，從而減小鋼材中防火保護層的厚度，最終使鋼結構在整個工程建築中的成本造價降低了。
2.2逐漸推廣的消能減震和隔震設計
現階段，延性結構體系作爲傳統的抗震結構體系是在全世界範圍內被普遍採用的，我國也是如此，一直沿用着這樣的結構體系，其透過適當的對結構物的剛度進行控制，容許在地震時結構構件能夠自行進入非彈性的狀態，並在保持較大延性的情況下，儘可能的將地震能量消耗掉，有利於將地震帶來的不良反應減輕，最終保證建築結構能夠長久地佇立而不坍塌。在高層建築的結構中，是否能夠有效地減震，其前提是需要提前將被動耗能的裝置設計出來，以便將一定的附加阻尼或者附加剛度提供給建築物結構，從而將結構構件需要承擔的那一部分地震能量消耗掉，以便將結構中的動力反應降低，最終有利於將高層結構建築中的損傷和變形程度降低。
2.3大力發展智能建築這一技術
在高新技術和現代建築技術產業的結合之下，產生了新型的智能建築產業。從其自身所具有的特點和應用的特性分析，該技術能夠廣泛地應用在高層建築的結構設計之中。簡單講就是，服務、建築、經營及裝備等四部分內容的結合體就是智能化建築，在有效全面的綜合、各自優化以及相互關聯的情況下，能夠使四者之間達到最佳的組合狀態，從而確保建築物的結構設計是符合高舒適、高效率和高功能的要求的。透過服務、結構、管理和系統等四個基本的要素在智能化建築中所建立起來的內在聯繫的作用，隨後在優化設計的利用下，能夠將一個高效率運用、投資合理的安全、乾淨、舒適的環境空間提供給用戶。若想有效地構成智能化建築，必須同時具備三大系統，分別是辦公自動化系統、設備管理的自動化系統以及通訊網絡系統，只有在這樣的結構設計背景之下，才能夠將一個舒適、安全的工作和生活環境提供給客戶。
3、存在於高層建築優化設計中的弊端
現如今，有關高層建築結構設計的理論基礎已經十分成熟，但是將理論基礎應用到實際的施工設計和操作中還存在很多的問題，這極大地阻礙了高層建築結構優化設計的進一步發展。
3.1高層建築結構設計的工作內容複雜
相較於國外的高層建築發展現狀而言，我國的高層建築發展時間較短，因而還有很多的.實踐理論在高層建築的結構設計中較爲缺乏，從基本國情出發，符合我國建築結構設計的軟件技術十分有限。但由於有較多的變量個數存在於高層建築的結構優化之中，並且在結構複雜程度增大的情況下變量個數也會不斷增加，現有的軟件技術又難以有效地將被動變量和主動變量區分出來，只能夠簡單地將相對最優解求出來，因而在這樣的發展背景下，難以促進高層建築的結構設計在我國的進一步發展。在多方調查後認爲，只有多次反覆地尋找探索，纔有可能將存在於結構設計中的弊端一一解決掉。從總體上分析，極少有一次性設計高層建築結構成功的案例，文章所列舉的這一案例也是在多次反覆的設計研究再設計以後才成功的，因而從這一方面便可以看出有較大的分析工作量存在於高層建築的結構優化設計之中。
3.2過多的優化結構尺寸
在建築物結構材料、幾何形狀以及荷載給定的情況下，將滿足於設計條件的最優化構件的截面求解了出來，卻在一定程度上將結構整體的優化工作給忽視了，但是從實際的研究證明中可以看出，更具有實踐和應用意義的就是形狀優化。簡單地說便是最優結果的得到是不可能透過單純的優化來實現的，其需要做到全方位的考慮。然而大多數的建築物結構設計的工作人員都認爲，只需要合理的方案設計和結構佈置，便可以在計算機軟件中將準確的結構尺寸計算出來，可見，對於軟土地基的設計並沒有太大意義，這對於設計結構的最終結果自然也是難以保證的。
4、優化設計的措施
4.1合理設計方法的選擇
首先需要分析建築物結構的使用性質，在各種變量的掌握下，將有效的設計方法提取出來，如：直接優化或間接優化。其中，材料耗量便是高層建築結構優化設計的目標，因而需要從構建截面的大小尺寸上分析。針對於本次案例中所採取的直接優化的設計方法，筆者認爲是合理的，其在已知目標函數變量的情況下，滿足了一定約束的條件。在進一步對高層建築中結構設計優化所具備的條件進行分析以後發現，從現代化建築設計的角度出發，滿應立法的使用更加有利於優化高層建築的結構設計。
4.2發展於桁架等杆設計中的滿應力法
其作爲準則法的一種，是最容易理解、最容易操作的。其是在建築結構有規定幾何形狀和結構的情況下，根據滿應力法則的標準，對截面構建的尺寸進行修改，確保一次的應力限值計算都是在最優化的算法中進行的。
4.3優化設計的合理性
需要在實踐經驗和常規做法的遵循下，將初始結構構件的截面尺寸確定出來，並在構建分類的參照下，將有關於樑、柱及牆的數據庫分別建立起來；透過計算結果的提供，調整構建截面的尺寸，並在位移條件的滿足之下，將構件材料的性能有效地發揮出來。
5、總結
綜上所述，爲了更好地滿足人們的要求，與社會的發展相適應，就必須進行高層建築結構設計的優化設計，在合理設計方式的選擇下，充分地將結構構件的作用發揮出來。
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