四川省兴发规划建筑设计有限公司喀什第一分公司
摘要：现如今城市中高层住宅建筑项目结构优化设计越来越被人们所重视，其在高层住宅建筑中的作用也是越来越突出。综上所述，相比传统的施工图优化，过程优化对结构设计的风险、成本风险有较好的把控；通过对高层住宅剪力墙的布置优化，既可以节省材料，又减小地震了作用，达到经济性与安全性的双赢。
关键词：高层建筑；混凝土；结构设计；优化策略
导言：随着现代经济社会的快速发展，越来越多的高层建筑拔地而起。高层建筑的混凝土结构施工设计具有特殊性，为了避免一些高层建筑可能发生的问题，需要对高层建筑的实际设计水平进行特点化的分析，对高层建筑的相关工程结构和设计质量水平进行提升，促进高层混凝土结构设计的整体应用效果合理化。
1水平载荷结构设计的标准决定性必要因素
水平载荷是高层建筑结构中必要的设计特点，主要是对高层建筑的楼层、自重、轴向力、弯矩等数值变化水平进行分析，明确实际数值、楼层高度的正比关系，对水平载荷的相关建筑结构设计因素进行分析，确定建筑结构相关的轴向力。按照高层建筑结构的相关竖向载荷水平数值，合理的分析水平载荷的变化量水平，确定数值大小、高层建筑结构力、偏差力之间可能存在的区别量。明确地基基础及地下室结构，楼盖结构，框架结构，剪力墙结构，框架一剪力墙结构，板柱一剪力墙结构。底部大空间剪力墙结构，筒体结构，大底盘多塔、连体、错层、竖向柱转换等复杂结构合理的分析实际水平载荷相关的作用。
2高层建筑结构优化设计的不足
2．1设计内容复杂
与国外高层建筑发展经验相比，国内高层建筑的发展时间相对较短，高层建筑结构设计缺乏丰富的实践理论支持，且尚缺乏与我国实际需求相契合的建筑结构设计软件技术。由于高层建筑结构设计优化中存在大量的变量因数，且结构复杂程度越高，变量因数越多，现有软件技术难以实现被动变量与主动变量的区分，仅能够求出相对最优解，因此导致建筑结构的设计优化难以得到进一步发展。从这一角度上来说，分析工作量大，设计内容复杂是导致我国当前高层建筑结构设计方案难以得到提升与发展的关键原因之一。
2．2优化结构尺寸过多
在高层建筑物结构材料性能、荷载作用力以及几何形状既定的前提条件下，结构设计人员可将与设计条件相符合的最优化构件截面求解出来，但也在一定程度上忽视对建筑结构整体的优化工作。实际上，形状优化是高层建筑结构设计优化中最为重要的内容之一。目前，多数建筑结构设计人员都错误的认为，只要方案设计合理，结构布置科学，就能够借助于计算机软件实现对结构尺寸的准确计算，但这并不能达到结构尺寸优化的目的，进而也难以保证建筑结构设计方案的最终质量与水平。
3高层建筑混凝土结构优化设计对策
3.1经得起考验的优化设计
在进行高层建筑混凝土结构优化方案设计时，大多数设计人员没有充分考虑持久性设计，在高层建筑建中总是发生由于外力和环境因素影响出现问题的情况，造成高层建筑极易遭受损坏，对高层建筑整体结构的安全性产生影响。所以，在高层建筑中，优化高层建筑混凝土结构设计方案，对高层建筑混凝土结构优化进行充分考虑，确保高层建筑混凝土结构优化方案的合理性、耐久性和实用性，使高层建筑混凝土结构优化设计成本降低最低。按照高层建筑的实际情况设计科学合理的高层建筑混凝土结构优化方案：①确保高层建筑混凝土结构的对称性和规则性，确保高层建筑物质量能够均匀分布，避免发生倒塌情况。②科学合理设计高层建筑混凝土结构布局，对高层建筑混凝土结构设计不断进行创新和优化，确保高层建筑的耐用性。③优化设计方案要确保高层建筑的美观性，使高层建筑与周围环境相互协调，防止发生建筑错层、多面与四周环境不和谐等情况。
3.2加大力度对剪力墙的优化设计
对剪力墙结构的优化设计，主要是对高层建筑混凝土结构中的连接横梁进行优化设计，因为连接横梁是高层建筑剪力墙优化设计中的重中之重。在优化设计连接横梁的过程中，一旦剐度增加，在发生地震时剪力墙结构所要承受的压力也会不断增大。这样要想增强住高层宅建筑抗震能力，就要大量使用钢筋，因而导致材料费用的增加。所以，在进行连接横梁优化设计时，会将连接横梁的截面和刚度设计的比较小。但是要引起注意的是，设计的弱连梁要达到结构所要求的形变和刚度要求，并且要从建筑结构经济性和安全性两方面综合进行考虑，来保证剪力墙结构设计优化工作更好地进行。
3.3建筑混凝土结构的抗震性优化设计
在应用高层建筑混凝土结构过程中，极其容易受到地震的危害，在进行优化设计过程中，设计人员要以抗震概念设计为基础，依据抗震试验算出建筑混凝土结构的抗震系数，也可以以类似建筑的抗震设计经验为基础，对高层建筑的平立面设计、结构体系、结构构件延展性等进行优化设计，从而高效提升建筑的抗震能力。具体来说，在设计结构体系时，设计人员要尽量选取平面布局以及空间结构规则简单的形式。例如，在平面布局中，可以把圆形、方形、矩形、扇形等图形结构作为抗震体系形式，并降低对过长的伸展翼或者不对称的侧翼的使用。并且设计人员要利用科学合理的布局，实现建筑的质量与刚度的均匀平衡分布。而在进行平立面设计时，设计人员可以设置墙体为均匀对称的方式，并提高电梯或者楼梯的井筒等具有较强刚度的结构布置的集中性，同时，在设计抗震墙时要符合建筑结构整体抗震要求，从而提高建筑平面结构的抗震能力。而且，还要确保各转换层结构在竖向刚度方面分布的均匀性。在混凝土结构构件的延展性方面，要加大梁、柱端的组合剪力，或者增强柱体抗弯能力，并相互配合不断提升梁端的钢筋实际弯矩，从而便于建筑梁端早于柱端发挥塑性，使二者在外部环境作用下，维持结构变形的协调稳定性。
3.4减少施工缝、对结构平面进行优化
建筑混凝土结构平面的确定对高层建筑结构的设计有着重要的影响，其质量对高层建筑的综合性能有着直接影响，因此设计人员要按照具体的建筑要求来合理设计建筑结构的平面。对于高层建筑中的每个独立结构单元来说，要确保建筑结构平面形状的简单性、规则性和对称性，便于均匀承担高层建筑混凝土结构所负担的承载力和刚度等压力；高层建筑的平面不宜过长，高层建筑的突出部分也不宜过大；要确保高层建筑的竖向体型均匀性和规则性，控制内敛或者外挑的幅度，并且要保持混凝土结构侧向刚度下大上小的均匀变化形式，禁止选择竖向结构非常不规则的方式。经实践表明，如果高层建筑的平面结构和竖向结构布置的比较规则、均匀和简单，为之后相应的各种指标校核和检验也会带来便利，确保建筑混凝土结构各项性能符合标准，最大限度发挥建筑结构的功能。
结束语
综上所述，高层建筑的混凝土结构设计过程是一个复杂的过程，需要明确实际建筑结构设计的相关标准，对设计人员进行高标准、严要求的考核分析，对结构设计的相关特点进行判断，明确实际高层建筑结构中可能出现的各种问题。
参考文献:
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