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摘要：随着城市化进程的加快，有限的土地资源导致大量高层建筑工程的崛起。而在高层建筑工程项目中，结构的设计是确保工程质量的关键。因而本文主要就高层建筑混凝土结构的设计提出了相关优化措施，为高层建筑工程质量奠定坚实的基础。
关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计
中图分类号：TU972 文献标识码：A
对高层建筑混凝土结构优化设计不仅是提高高层建筑工程质量的重要举措，也是提高企业核心竞争力的必经之路。那么作为新时期背景下的建筑结构设计人员，在实际工作中应如何确保设计的优越性呢？
一、高层建筑混凝土结构设计需要考虑的相关因素浅析
安全始终是一切建筑工程建设的根本前提，尤其是高层建筑更是如此。而对高层建筑混凝土结构进行优化设计就是提高高层建筑工程安全性的重要举措。因而对高层建筑混凝土结构进行优化具有十分重要的意义。但在优化设计之前，笔者认为还应考虑以下相关因素，才能更好的确保设计的优越性，达到优化设计的目的[1]。
（一）充分考虑侧向力因素
所谓侧向力，就是建成之后的建筑物需要承受的各种外力，如垂直荷载、地震力、风力等外力。尤其是高层建筑需要承受的侧向力，会随着层数的增加而增大，而且侧向力对高层建筑结构的变形、工程造价以及结构内力等有着重要的影响，因而在高层建筑混凝土结构优化设计时必须考虑侧向力因素。
（二）充分考虑刚度因素
从胡克定律分析，相同材料刚度的大小主要取决于剪切模量，建筑塑性刚度取决于建筑的形状、构制。因而在高层建筑工程项目施工过程中，其高度是导致一切风险因素形成的原因，在包括侧向力因素的同时还包括侧向位移，同样随着层数的增加而增大，若水平力作用在高层建筑上，就应确保其侧向位移始终保持在一定的范围以内，而这就需要高层建筑具有充足的强度，并严格控制自振周期始终处于最佳范围之内。因而在高层建筑混凝土结构优化设计时必须考虑刚度因素，确保建筑具有合理的刚度。
（三）充分考虑延性因素
当不同高度的建筑同时遭受侧向力的作用时，高度越高的建筑越容易变形，而究其根源就是其柔性较大，抗变形能力差。因而在优化高层建筑混凝土结构设计时，在确保强度充足的前提下，还应考虑如何提高整体和局部结构的抗变形能力[2]。
二、探讨高层建筑混凝土结构的优化设计
分析了高层建筑混凝土结构优化设计应考虑的因素，那么在高层建筑混凝土结构优化设计中应采取哪些措施以达到优化的效果呢？笔者认为应采取以下几点优化设计措施。
（一）精心设计原材料选用方案
在高层建筑混凝土结构中，原材料是影响结构质量的关键因素之一。一般情况下，高层建筑混凝土结构原材料主要有钢筋和混凝土。其中，钢筋用量的多少对工程造价有着决定性的影响。基于此，为降低工程造价，减少钢筋用量，必须在将高强钢筋作为优先选用的材料。在高层建筑工程项目建设过程中，往往由于土地资源的缺乏和实际需要，而不得不建在软土地基上，不仅会提高工程造价，也会给工程带来难度。因而为了降低造价，减少施工难度，减轻建筑对地基的荷载，在选用高强钢筋的同时还应选用高强混凝土，并确保钢筋混凝土构件的界面尺寸得到有效的优化和合理的使用。通常情况下，地震对建筑物造成的破坏程度大小往往取决于建筑物自重的大小。因而尽可能的降低建筑物的自重是主要的减震措施，从而提高自身的安全系数。因而在设计诸如高强混凝土、钢筋时必须合理，才能快速有效地减少各构件截面尺寸，将少钢筋用量，降低建筑物的自重，在降低工程造价的同时提高建筑物的安全性能。
（二）合理设计独立单元结构，注重结构概念的设计
在高层建筑混凝土结构优化设计中，若整个混凝土结构是独立的单元结构。为确保设计的优化，首先应对平面结构性状进行优化设计，即做到简单规则、长度适中、凹凸部分大小适中、竖向体型均匀规则、外挑内收适中。在此基础上，各结构部分的刚度和承载力必须均匀分布，严禁采用竖向布置不规则的结构，而是采用侧向力上小下大、变化均匀的刚度结构。与此同时，在整个混凝土结构优化设计中，虽然能达到上述的各种标准，但是美观性和适用性又降低了，针对这一情况，作为设计人员必须注重结构概念设计，且在整个设计过程中始终以概念设计为底线，在尽可能确保满足外观和适用的建筑结构的原则下，平面和竖向布局应简洁、均匀、规则，以确保各结构部分承载力刚度分布的均匀合理性。
（三）不断优化剪力墙平面布置
对于剪力墙平面布置的优化，笔者认为应采取以下优化措施：第一，布置剪力墙应采取顺周边均匀且集中布置且对建筑原有功能不损坏的基本布置原则，因而建筑剪力墙通常布置在电梯间、楼梯间处和恒载大、平面形状变化大的地方；第二，对于剪力墙的墙肢截面，采取简单规则的原则，且剪力墙结构的侧向刚度较强，但也不能过大；第三，应避免出现过多的短肢剪力墙，尤其是全部均为短肢剪力墙更应避免，这是由于一旦设计过多或全部为短肢剪力墙，其联合剪力效果不佳，抗剪性能差，容易导致结构破裂[3]。
（四）不断优化高程建筑混凝土结构抗震性能
在抗震设计过程中，必须注意混凝土筒体的承载力和延性。对于高程建筑混凝土结构，出于抗震的需要，不同高度的建筑物，型钢柱的设置位置与设置方法是不一样的，型钢柱设置于筒体四角，建筑物高度一般低于130m，并且抗震设防等级多为7级；筒体四角和楼面钢梁与型钢混凝土梁的交接处设置型钢柱，建筑物的高度一般高于130m，同时抗震设防等级为7、8、9级。以此增强外围框架的刚度及承载力。通过刚性连接外围框架平面内柱与梁的方法可达到增强外围框架的刚度和水平承载力的目的。具体可采取如下措施：第一，设置外伸桁架加强层；第二，分段拼装外伸桁架与筒体剪力墙的刚接的方法可以被采用；第三，贯通性的刚接桁架与抗侧力墙体应均匀分布。这样就可以很好地避免楼层在水平力作用下的侧移。
三、结语
综上所述，探讨探讨高层建筑混凝土结构的优化设计具有十分重要的意义。作为新时期背景下的高层建筑结构设计人员，必须以客户需求为导向，以实际情况为基本，在日常工作中不断积累经验和教训，加强自身的学习和锻炼，不断提高自身的专业技术水平，切实做好高层建筑混凝土结构的优化设计工作，以不断提高优化设計效果，提升混凝土结构的稳固性，最终确保工程质量提高，创造更多效益，实现可持续发展。
参考文献：
[1]王艳军.高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑.2010，36(05):73.
[2]董良凤.浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计[J].福建建筑.2010，(01)：63-53.
[3]徐民彦.高层建筑转换层结构的优化设计[J].安徽建筑.2010，(03)：120-121.
关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计
中图分类号：TU972 文献标识码：A
对高层建筑混凝土结构优化设计不仅是提高高层建筑工程质量的重要举措，也是提高企业核心竞争力的必经之路。那么作为新时期背景下的建筑结构设计人员，在实际工作中应如何确保设计的优越性呢？
一、高层建筑混凝土结构设计需要考虑的相关因素浅析
安全始终是一切建筑工程建设的根本前提，尤其是高层建筑更是如此。而对高层建筑混凝土结构进行优化设计就是提高高层建筑工程安全性的重要举措。因而对高层建筑混凝土结构进行优化具有十分重要的意义。但在优化设计之前，笔者认为还应考虑以下相关因素，才能更好的确保设计的优越性，达到优化设计的目的[1]。
（一）充分考虑侧向力因素
所谓侧向力，就是建成之后的建筑物需要承受的各种外力，如垂直荷载、地震力、风力等外力。尤其是高层建筑需要承受的侧向力，会随着层数的增加而增大，而且侧向力对高层建筑结构的变形、工程造价以及结构内力等有着重要的影响，因而在高层建筑混凝土结构优化设计时必须考虑侧向力因素。
（二）充分考虑刚度因素
从胡克定律分析，相同材料刚度的大小主要取决于剪切模量，建筑塑性刚度取决于建筑的形状、构制。因而在高层建筑工程项目施工过程中，其高度是导致一切风险因素形成的原因，在包括侧向力因素的同时还包括侧向位移，同样随着层数的增加而增大，若水平力作用在高层建筑上，就应确保其侧向位移始终保持在一定的范围以内，而这就需要高层建筑具有充足的强度，并严格控制自振周期始终处于最佳范围之内。因而在高层建筑混凝土结构优化设计时必须考虑刚度因素，确保建筑具有合理的刚度。
（三）充分考虑延性因素
当不同高度的建筑同时遭受侧向力的作用时，高度越高的建筑越容易变形，而究其根源就是其柔性较大，抗变形能力差。因而在优化高层建筑混凝土结构设计时，在确保强度充足的前提下，还应考虑如何提高整体和局部结构的抗变形能力[2]。
二、探讨高层建筑混凝土结构的优化设计
分析了高层建筑混凝土结构优化设计应考虑的因素，那么在高层建筑混凝土结构优化设计中应采取哪些措施以达到优化的效果呢？笔者认为应采取以下几点优化设计措施。
（一）精心设计原材料选用方案
在高层建筑混凝土结构中，原材料是影响结构质量的关键因素之一。一般情况下，高层建筑混凝土结构原材料主要有钢筋和混凝土。其中，钢筋用量的多少对工程造价有着决定性的影响。基于此，为降低工程造价，减少钢筋用量，必须在将高强钢筋作为优先选用的材料。在高层建筑工程项目建设过程中，往往由于土地资源的缺乏和实际需要，而不得不建在软土地基上，不仅会提高工程造价，也会给工程带来难度。因而为了降低造价，减少施工难度，减轻建筑对地基的荷载，在选用高强钢筋的同时还应选用高强混凝土，并确保钢筋混凝土构件的界面尺寸得到有效的优化和合理的使用。通常情况下，地震对建筑物造成的破坏程度大小往往取决于建筑物自重的大小。因而尽可能的降低建筑物的自重是主要的减震措施，从而提高自身的安全系数。因而在设计诸如高强混凝土、钢筋时必须合理，才能快速有效地减少各构件截面尺寸，将少钢筋用量，降低建筑物的自重，在降低工程造价的同时提高建筑物的安全性能。
（二）合理设计独立单元结构，注重结构概念的设计
在高层建筑混凝土结构优化设计中，若整个混凝土结构是独立的单元结构。为确保设计的优化，首先应对平面结构性状进行优化设计，即做到简单规则、长度适中、凹凸部分大小适中、竖向体型均匀规则、外挑内收适中。在此基础上，各结构部分的刚度和承载力必须均匀分布，严禁采用竖向布置不规则的结构，而是采用侧向力上小下大、变化均匀的刚度结构。与此同时，在整个混凝土结构优化设计中，虽然能达到上述的各种标准，但是美观性和适用性又降低了，针对这一情况，作为设计人员必须注重结构概念设计，且在整个设计过程中始终以概念设计为底线，在尽可能确保满足外观和适用的建筑结构的原则下，平面和竖向布局应简洁、均匀、规则，以确保各结构部分承载力刚度分布的均匀合理性。
（三）不断优化剪力墙平面布置
对于剪力墙平面布置的优化，笔者认为应采取以下优化措施：第一，布置剪力墙应采取顺周边均匀且集中布置且对建筑原有功能不损坏的基本布置原则，因而建筑剪力墙通常布置在电梯间、楼梯间处和恒载大、平面形状变化大的地方；第二，对于剪力墙的墙肢截面，采取简单规则的原则，且剪力墙结构的侧向刚度较强，但也不能过大；第三，应避免出现过多的短肢剪力墙，尤其是全部均为短肢剪力墙更应避免，这是由于一旦设计过多或全部为短肢剪力墙，其联合剪力效果不佳，抗剪性能差，容易导致结构破裂[3]。
（四）不断优化高程建筑混凝土结构抗震性能
在抗震设计过程中，必须注意混凝土筒体的承载力和延性。对于高程建筑混凝土结构，出于抗震的需要，不同高度的建筑物，型钢柱的设置位置与设置方法是不一样的，型钢柱设置于筒体四角，建筑物高度一般低于130m，并且抗震设防等级多为7级；筒体四角和楼面钢梁与型钢混凝土梁的交接处设置型钢柱，建筑物的高度一般高于130m，同时抗震设防等级为7、8、9级。以此增强外围框架的刚度及承载力。通过刚性连接外围框架平面内柱与梁的方法可达到增强外围框架的刚度和水平承载力的目的。具体可采取如下措施：第一，设置外伸桁架加强层；第二，分段拼装外伸桁架与筒体剪力墙的刚接的方法可以被采用；第三，贯通性的刚接桁架与抗侧力墙体应均匀分布。这样就可以很好地避免楼层在水平力作用下的侧移。
三、结语
综上所述，探讨探讨高层建筑混凝土结构的优化设计具有十分重要的意义。作为新时期背景下的高层建筑结构设计人员，必须以客户需求为导向，以实际情况为基本，在日常工作中不断积累经验和教训，加强自身的学习和锻炼，不断提高自身的专业技术水平，切实做好高层建筑混凝土结构的优化设计工作，以不断提高优化设計效果，提升混凝土结构的稳固性，最终确保工程质量提高，创造更多效益，实现可持续发展。
参考文献：
[1]王艳军.高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑.2010，36(05):73.
[2]董良凤.浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计[J].福建建筑.2010，(01)：63-53.
[3]徐民彦.高层建筑转换层结构的优化设计[J].安徽建筑.2010，(03)：120-121.