广东省建筑设计研究院广东广州510000
摘要：城市化进程的加快，使得我国高层住宅建筑的数量越来越多。因此，在对高层住宅建筑结构进行设计时，加强结构设计的优化工作意义重大。基于此，文章主要对高层住宅建筑结构设计优化措施进行了分析探究，并结合实例进行了深入探讨。
关键词：高层住宅；建筑结构；结构设计
引言：
在这个高速发展的时代，人们对生活的品质追求越来越高，对住宅的要求已经从过去的实用变成了在实用的同时要兼顾美观舒适，现今的建筑师们应当充分考虑到这一点，在设计中尽量满足住户需求的同时，控制建筑成本，实现住户与投资者实现双赢。
1建筑结构优化设计的方案
1.1剪力墙结构的优化设计
在对高层住宅建筑中剪力墙结构的优化设计，主要是需要对其结构中的连梁进行优化设计，因为连梁是高层住宅建筑剪力墙设计中的关键。在对连梁进行实际设计的过程中，如果其刚度增大，那么在地震作用下剪力墙结构所需要承担的作用力也会随之增大。这样要想使得住宅建筑具有较高的抗震性能，就需要加大连梁钢筋用量。因此，在进行连梁设计时，会将其设计为截面和刚度较小的弱连梁。需要注意的是，弱连梁设计需满足结构所要求的刚度和形变要求，并在进行抗侧力构件设计时，需从结构稳定性和经济性两方面进行综合考虑，以确保将剪力墙结构设计的优化工作做得更好。
1.2结构抗震优化设计
由于我国地震自然灾害频发，因此对于高层住宅建筑的结构优化设计，还需要确保具有较高的抗震性。我国对于建筑结构抗震设计要求在《建筑抗震设计规范》中有非常明确的规定，相关人员在实际的设计过程中，需严格按照相应的规范和标准进行。在进行优化设计之前，需要对当地的振型数进行仔细地勘察，当振型数大于3时，对于其取值应该确保为3的倍数，并且随着建筑层数增加，振型数的取值也会更大。因此，对于目前我国高层住宅建筑的结构抗震设计，其最小的振型数取值都在9以上。但并非振型数的取值越大越好，除非有特殊的需求，对于高层住宅建筑结构振型数的取值，最大不应该大于建筑总层数的3倍。
1.3细部结构的优化设计
对于高层住宅建筑结构的优化设计，也应加强结构局部构件的优化设计。比如在对现浇板进行设计时，需要把异形板尽量划分为矩形板，这样使得结构受力更加合理，同时还能有效的避免拐角出现裂缝的现象。又比如对于底框梁箍筋的设计，一般所需要使用到的箍筋数量较大。如果能够选用冷轧带肋钢筋作为箍筋，不仅能够方便整个高层住宅建筑工程的施工，同时还能节省大量的施工材料成本开支，以实现施工企业经济效益的更大化。
2基于案例分析的高层建筑结构优化设计探讨
2.1工程概况
广州某高层住宅建筑由四栋高层塔楼构成，地上建筑楼层数量为26层，地下2层，用作停车场及建筑设备库房。总体建筑面积大小为42311m2，其中塔楼高度均为79.200m。本工程建筑结构的安全等级为二级，结构设计基准期为50年，结构设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为标准设防（丙）类，地基基础设计等级为甲级。本工程为抗震设防工程，工程所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g；设计地震分组为第一组，基本风压为0.50kN/m2。选取其中一个户型塔楼作为案例分析。
2.2高层建筑结构的优化设计策略
（1）结构布置方案的优化设计
对于一个建筑而言，通常具有多个可行的结构布置方案，而结构方案的选取在结构设计的过程中占据着主导作用，所以结构布置方案的优化设计显得尤为重要。高层建筑的各种结构体系有各自的适用范围，规范给出了各类钢筋混凝土结构房屋适用的最大高度，设计人员应在这个基础上，根据以往的设计经验，综合考虑投资预算及建筑使用功能等各种因素，选取一个安全、经济、可行的结构方案。该项目塔楼高度为79.200m，结合以往工程经验，选取剪力墙结构。故本项目地上结构的造价控制主要体现在两方面———结构布置的优化与构件设计的精细化。结构布置的优化工作，首先是根据具体的建筑方案制定若干个适用的结构布置方案，调整建筑方案中不合理的布局，避免严重不规则的平、立面布置，然后通过反复的电算分析来研究结构材料成本对结构抗侧刚度的敏感性（主要是整体结构造价与各结构布置方案的关系），尽量使平面的质量中心接近于结构的刚度中心，承载力和刚度在平面及高度尽量均匀分布，避免刚度突变及应力集中，进而找到正确的结构布置调整方向，再通过电算优化来确定最终的结构布置，得出最终的结构布置如图1所示。
图1广州某高层住宅建筑标准层平面结构示意图
（2）结构构件的优化设计
在构件精细化设计方面，除了总结在近年的大量房地产项目中已得到成功的执行与应用的全面而细致的结构设计统一措施外，结合该项目的实际情况，我们还进一步提出了更具体更细致的构件设计措施进行优化设计。
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）11.3.6条，三级抗震箍筋加密区最大间距取min{8d，h/4，150}。根据此规定，500及500梁高，在满足计算要求的前提下，加密区箍筋最大间距取为120。根据《混凝土规》11.3.7条，沿梁全长顶面和底面至少应各配置两根通长的纵向钢筋，对三、四级抗震等级，钢筋直径不应小于12mm。根据此规定，本项目框架梁的贯通筋采用分离式，在满足计算要求的前提下，贯通面筋取为12mm。
根据广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ15-92-2013第7.2.15条，剪力墙竖向分布筋直径不宜小于10mm。本项目采取8/10的处理方法。根据《12G101-4》2.3.1条，剪力墙边缘构件阴影区中钢筋宜采用同一种直径，且不应超过两种。当纵筋直径为两种时，大直径纵筋优先布置在阴影区端部和交叉部位。本项目采用两种直径的纵筋。通过对规范条文的熟悉了解，结合本项目的实际情况，进行各项构件设计措施的优化设计，对项目建造成本的降低起到了关键性的作用。
（3）建筑基础型式的优化设计
基础选型是否合理，将影响基础造价。在设计的过程中，应针对具体的地质情况，提出适当的基础选型备选方案并进行基础方案比选，对比各基础方案的适用性、经济性及施工难易程度。根据前期的实际勘察情况，本项目土质依次为素填土-中砂-淤泥质粉质粘土-粉质粘土-强风化粉砂质泥岩-中风化粉砂质泥岩等。根据该地区经验，基础形式可考虑选择预制桩或钻孔灌注桩。在设计过程中，我们对两种桩基形式均做了初步的方案布置及计算对比，在综合考虑施工顺序，综合造价及工期要求等各因素之后，我们选择了PHC管桩基础。PHC管桩制作方便，成桩速度快，桩身质量易于控制，承载力高，并能根据需要制成不同形状、不同尺寸的截面和长度，且不受地下水下影响等优点可以有效的应用在该项目上。
3结语
在高层住宅设计中，优化建筑结构设计需要先从整体结构设计出发，先分析对比然后采用合理的结构布置形式。同时关注建筑使用功能的要求，加强对建筑材料的优选，使其达到国家质量标准。最后在具体的设计过程中，要对结构构件及结构基础进行全面优化设计，从而达到最佳的优化效果。
参考文献：
[1]王鹏.现代高层建筑结构设计的优化[J].中国住宅设施，2018（03）：52-53.
[2]徐金.浅析建筑结构优化设计[J].工程建设与设计，2018（12）：1-2.
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