摘要：经济的不断发展，带动了社会的进步，建筑行业也在不断前进，在一座座迅速崛起的城市中，增多的不仅是一幢幢的高层建筑，更是人们对高层建筑的研究，特别是对高层建筑中混凝土结构的研究，对于混凝土结构的设计优化，更是越来越受到人们的关注。
关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计
引言
随着城市化进程步伐的加快，混凝土作为建筑工程施工中主要的施工材料之一。在实际的建筑施工中，混凝土具有很高的结构强度和刚度等优势，但是，混凝土也容易受环境因素的影响，出现一些裂缝等问题。为了充分发挥混凝土在建筑工程中的优势，需要对混凝土的结构进行优化设计，最大程度的减少因环境因素的影响出现裂缝等现象。
1高层建筑的混凝土结构的设计原则
1.1适用性
高层建筑中结构设计的适用性原则，是以该建筑设计时所设定的具体使用年限为参照，保证建筑的结构设计能够在此年限中，使自身的裂缝、变形、振动等各项性能变动，始终控制在允许的限度内，使建筑在各项结构性能的支撑下，得以为建筑用户正常顺利地提供各方面的使用功能。
1.2安全性
高层建筑中结构设计的安全性原则，亦是以设计使用年限为依据，使该建筑的结构设计在预定年限范围内，始终可以达到对内部与外部各项荷载力的有效承受，即使遭遇某些偶然的破坏性事故，也要能够使自身结构控制在整体稳定的状态中，避免出现大范围的结构性损害。
1.3耐久性
高层建筑的耐久性设计原则，是指建筑的结构设计必须在规定的使用年限内，维持足够的结构耐久性，比如，混凝土结构出现的裂缝宽度不得超出允许的范围，且钢筋保护层的厚度不能够变得过于单薄，以免钢筋在遭受外部潮湿空气的状况下出现锈蚀问题。
1.4可靠性
可靠性的设计原则，是指高层建筑的结构设计，必须在设计的基准期与建筑的使用年限范围内，充分达到耐久性、安全性、稳定性、刚度、动力性能等各方面的性能要求，即使超出年限的基准期范围，也能够在各项性能出现不同程度降低的基础上，维持正常的使用。
2高层建筑结构设计考虑因素
在高层建筑中，当建筑物达到一定高度，安全性就会成为重要的考虑因素，混凝土结构的优化设计是安全性的一个重要保证，因此，对于具有一定高度的高层建筑，在设计时，混凝土结构的优化设计就显得异常重要，。高层建筑结构设计必须充分考虑各方面因素，使其达到强度足够、刚度适宜、延性良好、设计合理的标准。需要考虑的因素主要包括:(1)侧向力，侧向力主要是指建筑物在建成以后所承受的风力、地震力和垂直载荷等外力。无论是高层建筑还是低层建筑，都要承受这样的侧向力，低层建筑受到水平力较小，而高层建筑受到水平力随着层数的增多而不断增大。因此，水平荷载和地震力等侧向力应该成为高层建筑结构设计时着重考虑的因素，这些因素正是影响高层建筑物结构变形、结构内力和建筑土建造价提高的主要因素;(2)适宜的刚度，据胡克定律，剪切模量G能够在很大程度上决定向同材料的刚度，同时，建筑物的形状购置也将在很大程度上决定建筑物在塑性期的刚度。在高层建筑建设过程中，建筑高度是一系列风险因素的出现原因，其中不仅包括侧向力，更包括侧向位移，它是会随着建筑物高度的增加而逐渐增大，当高层建筑在水平力的作用之下，为了使高层建筑的侧向位移保持在一定范围之内，高层建筑必须具有足够的强度，同时，自振周期必须控制在最合理范围内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆只有这样，高层建筑的结构设计才是最优化的;(3)延性良好，正如我们的常识所知，当同时受到地震等侧向力的作用，高层建筑比低层建筑更容易变形，其原因主要就在于高层建筑更具柔性。因此，在高层建筑结构设计中，在满足具有足够的强度之后，提高高层建筑结构整体和局部的变形能力成为第二个需要重点研究的问题。当整体结构进入塑性变形阶段仍具有较强的变形能力，在当今的设计技术条件下，通过优良的概念设计和合理的构造措施使高层建筑具有足够的延性这才是设计问题的重点。避免高层建筑在大地震作用下而倒坍，确保生命和财产安全。
3高层建筑混凝土结构优化设计
3.1优化高层建筑结构选型
（1）建筑结构规则性。新建筑规范以及旧建筑规范对比，针对高层建筑结构规则要求对其进行重大的调整，新建筑规范限制条件在不断地完善，其主要包括建筑嵌固端上下层刚度以及平面规则性等因素。在这种状况之下，建造师要根据规范要求对其进行高层建筑设计分析，避免在后续出现施工问题。（2）加强对建筑超高控制。现阶段国家对于建筑结构的总高度进行了严格的限定，在高层建筑结构设计中在原有A级限制高度之外也新规范增加了B级高度要求。如果建筑高度达到了B级以及以上，在设计方案以及处理手段上来说均会出现不同程度的改变，因此在设计过程中要对其系统分析。
3.2合理设计剪力墙平面结构
高层建筑的结构设计人员对混凝土结构进行设计，还需要充分地重视剪力墙结构的平面布局问题，以保证建筑整体结构受力的均匀性，并使建筑在侧向力的影响下出现的位移控制于允许状态。具体来讲，剪力墙平面结构的优化设计主要为以下几个方面:（1）以建筑的各项基本结构功能为依据，在满足这些功能的前提下，尽可能地使剪力墙的布置实现相对的集中化与均匀化，对具有较高的恒载或者平面形式变化较大的部位设计剪力墙，应当尽量缩小其间距。（2）以建筑的主轴方向或者是其他方向为基准，对剪力墙进行双向的布置，且墙肢截面适合为具备较小的侧向刚度的简单规则的形式，在设计中还要尽量地减少对短肢剪力墙的使用。
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。
结束语
高层建筑中混凝土是影响建设质量的关键决定性因素之一，因此，建筑设计人员必须加强对于其设计原则的分析与掌握，立足于具体的设计原则及要求，从整体的设计工作及具体的设计内容等方面入手，采取有效的策略，以推动混凝土结构设计的优化完善。
参考文献
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[2]陆小琪．高层建筑混凝土结构优化设计分析［J］．建材发展导向，2017(9):67-68．
[3]王广辉．浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计［J］．科技风，2018(7):44-45．
论文作者:吕 平
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/11/7
标签：高层建筑论文; 建筑论文; 结构论文; 刚度论文; 混凝土结构论文; 结构设计论文; 优化设计论文; 《工程管理前沿》2019年18期论文;