摘要：在我国不断推进城市化的进程中，民用建筑高层化已成为民用建筑的发展趋势。在高层民用建筑工程的造价成本组成中，主体结构造价成本占总成本的70%~80%。在此背景下，论文通过案例分析的方式对民用高层钢筋混凝土建筑结构的设计优化进行分析论述，以供参考。
关键词：民用高层建筑；钢筋混凝土；建筑结构
引言
在高层建筑工程设计过程中，具体建筑钢筋混凝土结构的方案设计主要依据是该建筑本身的层数、建筑高度、建筑功能设定、地震烈度、场地类别、区域内建筑群体之间的关系，甲方具体设计要求、国家有关规定等规范。
1设计优化原则
进行高层钢筋混凝土建筑结构设计优化时，必须在一定的基本原则下进行才可以保障所设计的优化措施能够切实达到优化的效果和目的，具体而言，在高层钢筋混凝土建筑结构设计优化中，必须遵从以下基本原则：（1）安全使用原则，即在结构优化后，必须保障建筑的正常使用和使用安全，不能出现部分功能优化后导致整个建筑的其他功能不能正常使用，或使用安全性不足的问题出现；（2）局部加强，应保障整个建筑结构在刚度上的合理，在一些关键承力部分应进行局部加强；（3）有效核减，即尽可能地对部分结构构件的尺寸进行减小，对整个建筑结构进行有效的核减，一方面减少建筑的自重，降低地震作用和对地基的压力，另一方面也降低建筑成本。
2民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化注意事项
2.1合理地选择混凝土类型
在整体结构设计过程中，应正确地选择混凝土的强度等级及外加剂，以取得投资与效益的最优组合。高强度混凝土以及一些特殊性能混凝土，具有强度大，耐久性好，弹性模量高等优点，在一些大型高层建筑中，尤其是对于框架-剪力墙结构、框架结构，能有效的减小结构构件的断面尺寸，为建筑物赢得良好好的空间使用效果。加入适当外加剂的混凝土能获得如缓凝、抗渗、抗冻、抗裂等特殊效果。其两者的缺点在于，高强度混凝土凝结速度快，施工工艺复杂，施工成本高昂；外加剂的掺加须严格控制比例，需实验确定，这在一定程度上增加了施工费用和施工周期。在前期结构方案设计阶段，对于一个具体设计项目，首先应分析项目的具体特点，选择与项目本身相匹配的混凝土强度和外加剂类型。对于层数较高框架结构及框架-剪力墙结构，在满足规范要求及本地区施工技术有保障的前提下，设计人员宜优先选用高强度、高性能的混凝土，此时可取得良好的经济效果。对于一般层数较低的单层、多层项目，以及较多层数的剪力墙结构，在满足规范最低要求的前提下，宜选择本地区较普通通用的混凝土类型，也可取得良好经济效果。
2.2结构选型及地基处理方案
相对传统多层建筑而言，高层建筑钢筋混凝土结构设计对整体结构体系的要求较高。在具体的结构设计中，主要是依据整体建筑无具体规模、功能等，选择合适的结构类型，并根据结构类型与地震烈度、场地类别等，确定相应建筑现浇钢筋混凝土构件抗震等级。另外，结构自重直接影响建筑物所受地震力的大小，这就要求设计人员合理的选择填充墙材料，在满足建筑要求的前提下应尽量选用轻型材料，以减小地震力，降低建筑物造价。高层建筑自重大，对沉降反应敏感，一般应进行地基处理。在结构类型确定后，应根据结构类型及场地土层条件，结合工程当地的具体经验，选择合理的地基处理方式和基础型式。
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3结构设计优化措施
3.1合理设计地基与基础
结构设计方案完成之后，就需要进行施工建造，因为建筑施工内容较为复，并且施工周期较长，所以会因为受到外界环境因素的影响，从而降低结构稳定性。立足于工程建筑整体而言，地基的选择和设计是建筑的基本所在，会直接影响到结构稳定性。对于地基的设计以及选择应该从施工场地的地理环境入手，合理的分析地质条件，并且应该更具地质条件进行合理的基础方案设计。例如，对于地质条件较好的土地而言，可以采用天然地质条件作为地基主体，然后在其中加入局部筏板以及防水板即可。在地基的设计过程中，为了保证可以承载高层建筑整体重量，需要对基础拉梁结构进行综合考虑，保证此结构的稳定性至关重要，可以采用增大基础配筋的范式，来提升拉梁结构稳定性，从而保证整个地基结构的稳定性。就现阶段高层建筑而言，其在实际施工过程中，往往需要建立地下室，而在设计以及施工过程中，为了保证地下室不会发生坍塌以及大面积裂缝，可以在建筑不同持力层当中应用褥垫处理的方法，以此来进一步保证地下室以及地基的稳定性。合理的工程施工地基设计，可以保证建筑整体结构稳定，也是建筑人员了解结构设计以及结构类型的主要方式。相比于从前，高层建筑随着城市化进程的不断深入，建设数量不断增加，地基的合理以及稳定性能，逐渐成了现阶段工程企业主要考虑的问题之一。从地基建设情况而言，不仅需要考虑地质环境，还应该在设计过程中考虑到地下水，结合地下水位的实际变化情况从而进行合理设计，并且对于基础配筋的数量、型号、应用方设计也十分重要，这样才能从根本上保证地基合理性以及钢筋混凝土高层结构的稳定性。
3.2框架-剪力墙优化设计
框架-剪力墙优化设计应在建筑整体优化设计原则下进行，逐步对各个构件进行优化，继而达到结构受力合理化，节约投资的目的。具体而言，需要注重对框架、剪力墙的协同作用进行优化，实现延性、刚度、承载力的最优化匹配设计。剪力墙结构的优化设计主要考虑结构延性和结构刚度的最佳组合。其中结构延性主要是对建筑物在保持承载能力前提下的变形能力，结构刚度则是对建筑物的侧向位移和自振周期产生影响。在优化工作方面，应根据抗震等级按规范采取抗震构造措施、满足规范弹塑性层间位移角限值，并满足弹性层间位移角的限值实现对钢筋混凝土建筑结构在延性和刚度上的优化设计。
3.3结构抗震设计
结构抗震设计主要是应对地震作用的设计工作，应在地震烈度及概率预测的基础上，进行地震安全评估报告，结合模糊综合评定分析法就建筑的抗震强度以及模糊延性向量进行计算，然后求出震害损失以及损失等级，最后进行相应的结构抗震设计工作。当发生地震时，由框架和剪力墙两个部分来共同承担地震对房屋的倾覆力，如果框架承担的部分大于倾斜力矩的50%以上时，说明大部分的框架已经在建造的过程中居于主体的地位，尤其应该在之后加强其抗震能力。如果按照纯框架的要求来确定抗震的等级和轴比，则可以通过纯框架规定的限制来有效地实现。另外，也可以取框架结构和剪力墙结构之间的值来有效地设定高度和宽度的比，当框架部分承担的百分比接近于0时，尤其应该让剪力
墙结构的内部设置合适的高度和宽度比；如果框架部分承担的百分比已经接近于100%时，则应该取接近于高度和宽度的比值。
结语
综上可知，在高层建筑钢筋混凝土结构设计过程中，其建筑钢筋混凝土结构的功能特性是较为复杂。因此，在建筑钢筋混凝土结构设计过程中，严格遵循高层建筑结构设计的相关规定，合理地控制建筑钢筋混凝土结构的设计强度及相关构件布设数量。从而在保证高层建筑抗震目标达成的基础上，最大可能性地降低建筑钢筋混凝土结构风险因素，从而确保后期高层建筑钢筋混凝土结构建设工作得以顺利开展。
参考文献
[1]姜剑飞.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题[J].建材发展导向：上，2017（17）：156~157.
[2]吕坚锋.高烈度地区钢筋混凝土框架-核心筒超高层结构设计及抗震性能分析[J].广东土木与建筑，2018，25（08）：1-4.
论文作者:马文龙
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第10期
论文发表时间:2019/8/7
标签：结构论文; 建筑论文; 钢筋混凝土论文; 地基论文; 高层建筑论文; 框架论文; 建筑结构论文; 《工程管理前沿》2019年第10期论文;