摘要：社会不断进步的同时，人们的生活质量和生活水平在不断地提高，城市化进程也开始加快，从而导致建筑行业的迅速发展。大众对建筑的要求越来越高，尤其是高层建筑。混凝土是建筑的主要材料，本文就高层建筑中混凝土结构的优化设计做出简要的探讨。
关键词：高层建筑；混凝土；结构优化
城市化进程的加快给城市带来了全新的面貌，各种建筑拔地而起，建筑的外型和使用功能也更加的多样化。随着生活水平的提高，高层建筑的质量已经引起广大人民群众的关注。混凝土是建筑的主要材料，要保障高层建筑的质量和安全，就要做好高中层建筑中混凝土结构的优化设计。
一、高层建筑中混凝土结构的优化设计遵循的的原则以及要求
1、混凝土结构设计的原则
为了保障高层建筑的质量，使高层建筑的建设取得质优价廉的效果，混凝土结构的设计中一定要遵循以下几个原则。
（1）安全性
在高层建筑混凝土结构的优化设计要遵循安全性原则。安全性原则就是在预定年限范围内，使某一建筑的结构设计始终可以有效的承受各种内部和外部的各项荷载力[1]。即使某种偶然的破坏性事故发生在建筑上，建筑也能够控制自身结构，使之在稳定状态之中，从而避免出现大范围的结构性损害。
（2）耐久性
建筑完成之后，要保持足够的结构耐久性。也就是说，在规定的使用年限内，建筑结构出现的问题要控制在一定的规范之内。比如混凝土结构出现的裂缝宽度不能超过规定范围，并且在遭受外部潮湿空气的状况下，为了有效的避免钢筋不会出现锈蚀的问题，钢筋保护层要有足够的厚度，不能够变得过于单薄，
（3）适用性
建筑物在设计时一般都会设定具体的使用年限，适用性原则就是要保证在预定的使用年限里，建筑物的裂缝、变形等，始终可以控制在允许范围之内，满足住户的居住要求。
2、混凝土结构设计的要求
（1）设计人员要注意侧向力对高层建筑产生的影响
受到地震的水平作用力以及外部环境中风力等因素的作用时，高层建筑会发生变形等问题，而且，随着建筑楼层层数的增加，水平作用力会持续增大，这就要求设计人员在进行结构设计时，要充分考虑各种因素，注意这些侧向力对建筑产生的影响。
（2）高层建筑要具有一定的延展性
由于高层建筑比低层建筑的结构柔性更高，所以，一旦发生地震时，高层建筑更容易发生变形。在对混凝土结构的设计过程中，要充分注意使混凝土结构有足够的延展性，这样才能避免高层建筑在地震等作用下发生变形倒塌。
二、高层建筑中混凝土结构的设计方法
1、对单元结构的布局设计进行完善
对各个单元结构进行独立的设计，是高层建筑的结构设计中最主要的内容，单元结构设计一般较多的应用于建筑结构比较简单、规则的平面设计，在设计的过程中，设计人员对平面结构中的整体长度、突出部分的长度要进行有效的控制，使其长度在适当的范围内[2]。同时确保各个部分均匀分布承载力和结构强度。通常情况下，均匀规则的设计经常被采用在竖向结构设计中，这使建筑外观与内部结构之间的问题可以得到有效的控制。
2、对混凝土以及钢筋使用进行优化
钢筋以及混凝土是高层建筑最主要的施工原料，在具体的设计中，设计人员要以保障高层建筑的质量为前提，做好优化高强度的混凝土和钢筋的使用工作，减少钢筋和混凝土的使用量，从而实现对资源有效的配置，并且使资源配置的效率得到提高。
3、对剪力墙平面结构进行合理设计
在对剪力墙平面结构进行设计时，要注意剪力墙平面结构布局对高层整体建筑结构承载力均匀程度产生的影响，因此，设计人员在优化设计时要注意以下两个方面，一是要明确设计的依据是高层建筑的基本结构功能，所以，要在最大程度上实现剪力墙的集中化和均匀化设计。二是，以建筑的主轴方向为基准，实现剪力墙的双向布置，同时减少一些短肢剪力墙的使用。
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三、高层建筑的混凝土结构设计优化的措施
1、结构安全性
高层建筑居住用户比较多，一旦发生危险，比如火灾等，不容易逃避，同时实施救治时也会出现很大的困难，其造成的危害远远高出普通建筑，因此，设计人员在设计时，一定要注意加强混凝土结构的安全性。只有这样，当灾难发生的时候，才能将灾难造成的损失降到最低。
（1）设计人员不但要保证建筑的各项功能和质量，同时还要对结构自身的抗震性能以及各种外部人为因素可能对建筑本身造成的结构破坏进行充分全面的考虑。设计人员要有意识的提升高层建筑结构的抗震等级，除此之外，还要从建筑的整体出发，加强结构设计的稳定性与牢固性。这时可以选用现浇的钢筋混凝土的结构，但是要注意，装配式的混凝土结构以及砖砌体承重在高层公用属性较高的建筑中不宜使用[3]。
（2）设计人员不仅要在建筑设计过程中考虑建筑的荷载变化情况，同时建筑投入应用后还要对其进行全面的考虑。为了在最大限度上将高层建筑的自身重量减少到最低，要将建筑结构的荷载标准与建筑材料的最大承载力进行相关的计算，这样才能保障来高层建筑的结构安全性。
2、抗震性
地震已经成为高层建筑最主要的威胁，因此在设计工程中，设计人员要对高层建筑的抗震性予以充分的重视。在进行设计时，设计人员要充分利用相似建筑的抗震设计经验，借鉴其中的可取之处，做到为我所用。通过这种方法，可以有效的提高建筑物的抗震等级。
在结构体系设计方面，在选择建筑的整体结构形式时，要尽量保持空间结构以及平面布局的简单规则。在平面布局中，抗震结构的体系形式可以选择矩形、圆形、扇形等结构，要注意减少使用不对称侧翼，同时控制过长的伸展翼的使用，墙体可以多用对称结构，这样可以有效的提升建筑的抗震性。除此之外，设计人员要合理科学的对整个建筑的结构进行规划，实现建筑的刚度和质量均匀平衡的分布。
要充分注意结构构件的延展性，可以适当的增大梁、柱端的组合剪力以及柱体的抗弯性能，同时，提升梁端钢筋的实际弯矩，这样可以让建筑梁端发挥塑性的时间早于柱端。通过这些优化措施，可以有效的保持建筑的稳定性。
3、耐久性
设计人员在对高层建筑混凝土结构进行优化设计时，要尽最大的可能提高结构的耐久性，一方面可以延长建筑物的使用年限，另一方面，可以让建筑在遭受各种灾害之后，各项结构性能都能够很好的继续维持。
（1）选择质量过关的混凝土材料
设计人员选择有质量保障的混凝土材料，同时保障混凝土的基本性能，在选择混凝土材料时，要充分考虑建筑结构的稳定性、抗裂性能以及抗侵入性等几个方面，严格控制混凝土材料的质量，尽量选择坚固、洁净的骨料。选择水泥时，要全面的考虑水泥的含碱量，选择那些含碱量低并且水化热反应低的水泥，减少使用硅酸盐水泥，严格控制用水量，同时可以在混凝土材料中适当的加入矿物掺合料。
（2）优化建筑结构设计
在高层建筑中的混凝土结构物，一般情况下会包含很多个构件，每一个构件所处的环境千差万别，这就导致不同的构建有不同的耐久性以及使用寿命。设计人员在设计时，要以实际的使用环境为依据，明确不同构件所处的不同环境，做到心中有数。比如在设计屋面以及阳台时，这些部位的梁柱构件会长期受到阳光灼晒以及雨水浸泡，其使用寿命以及耐久性会大大降低，考虑到要经常更换这些部件，设计人员一定对这些部件维修和更换的时间进行恰当的设定。
（3）结构构造设计要合理
设计人员要观察建筑周边环境的特点，结合建筑物的使用年限以及具体的侵蚀情况，对建筑物设计混凝土保护层，混凝土保护层一般为45毫米。有了混凝土保护层的保护，高层建筑的混凝土、钢筋的腐蚀程度可以得到有效的控制，同时还能提高建筑物的整体稳定性。在高侵蚀度的环境中，还要加强注意混凝土墙板的通风效果，合理设计配筋间距，这样可以在很大程度上减少发生钢筋锈蚀、保护层剥离等状况。
结束语
对于高层建筑来说，混凝土结构设计会严重影响建筑质量，因此设计人员一定要掌握设计的原则，以具体的设计原则以及设计要求为出发点，以增强建筑稳定性为目标，从各个方面实现混凝土结构的优化设计，从而延长建筑物的使用年限。
参考文献：
[1]苏永平.高层建筑中混凝土结构的优化设计研究[J].山西建筑，2013，09：24-26.
[2]姜文成.高层建筑中混凝土结构的优化设计研究[J].科技与企业，2013，23：236.
[3]陈阳显.浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计[J].价值工程，2010，27：82.
论文作者:向彬,徐国栋
论文发表刊物:《基层建设》2015年11期
论文发表时间:2016/11/3
标签：高层建筑论文; 建筑论文; 混凝土论文; 结构论文; 设计人员论文; 混凝土结构论文; 结构设计论文; 《基层建设》2015年11期论文;