高层建筑混凝土结构优化设计研究

建筑结构　团四　口　高层建筑混凝土结构优化设计研究　摘要：伴随着ｇ前社会经济的不断增长，民众的生活质量及生活水平得到了显著提高，高层建筑、超高层建筑如雨后春笋般崛地　而起。因此，加强对高层建筑混凝土结构的优化设计，已经势在必行。本文简要论述了高层建筑混凝土结构优化设计的意义，探讨了　高层建筑混凝土结构优化设计中存在的问题，并提出了优化设计的措施。　关键词：高层；建筑；混凝土；结构；优化；设计　一、高层建筑混凝土结构优化设计的意义　土建成本在建设工程中占有很大的比重，而结构设计的经济合理性是决　定工程造价的关键因素。如何通过优化结构设计来有效控制工程成本，越来　越受到建设单位的重视。作为结构设计师，不仅要考虑所设计项目的安全性，　同时，也必须重视设计的经济合理性。　结构优化设计是在保证建筑使用功能和建筑总体效果的前提下，通过选　用合理的结构体系，优化结构布置，对结构受力进行详细的计算分析，使整个　结构体系既安全可靠，又经济合理。优化后的结构设计，既要满足现行结构设　计规范的要求，又使结构各构件之间达到最合适的比例关系，以提高结构整　体的抗震性能。　二、高层建筑混凝土结构优化设计中存在的问题　（一）过于重视优化结构的截面尺寸，忽略了优化结构的整体性　截面优化是将结构的尺寸当作在优化过程中的变量，通过数学方法达到　优化目的。所以这种方法的关键就是优化算法选择。通常根据经验进行初步　假定一个尺寸，通过验算结果，进行优化设计，比较不同截面与不同配筋的经　济性分析，最终确定出最佳方案。但是在实际设计中，优化结构的整体性所带　来的价值远胜于优化结构的截面尺寸。仅对结构的截面尺寸进行优化，而忽　略了上部结构的整体性，是无法获取最优的结果。　（二）结构优化无法满足实际情况　对于高层建筑来讲，在实际结构计算中存在很多复杂的问题。建筑功能　的多样性和不确定因素较多，极易对结构设计造成干扰，从而使最终的计算　结果出现偏差。因此，设计人员不可以完全遵照理论来进行结构优化，而需要　在计算出结果后，适当结合实际情况进行改进与完善，从而确保优化的精确　性。　三、高层建筑混凝土结构优化设计的措施　（一）结构抗震性的优化措施　合理的选择高层建筑结构体系，提高高层建筑承载能力、变性能力及消　减地震能量能力，是实现建筑物安全性、经济性的基础。因此，在结构设计中，　要全面考虑建筑物的平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、质量分布、承载力分　布等诸多因素。提倡平、立面简单对称，构建规则的建筑布置。采取相应的抗　震构造措施和细部处理，确保抗侧力体系的刚度及承载力上下变化连续、均　匀。　（二）准确理解和把握规范　设计人员必须准确的理解规范的含义，能够在实际工程中减少很多不必　要的浪费。比如抗震设计时，剪力墙底部加强部位的范围、约束边缘构件和构　造边缘构件的设置要求、底部加强部位可不设约束边缘构件的最大轴压比，　设计人员必须概念清晰，按不同的构造要求进行配筋。不能盲目提高标准，以　免造成设计浪费。　（三）优化结构中的周期折减系数　高层建筑结构中，因为填充墙体的存在使结构实际表现刚度大于设计计　算刚度，计算周期也会大于实际周期，所以当算出结构剪力偏小时，会使房屋　的某些结构不安全，而应对房屋结构计算周期适当的进行折减，这样能达到　很好的效果。对于不同的填充墙体材料，可根据工程情况确定周期折减系数。　（四）计算荷栽的优化　荷载的精细化计算简单易行，能够取得较好的优化效果。在计算墙体荷　载时，墙体的实际高度应扣除上部混凝土梁板的高度，并应考虑开洞的影响。　楼面活荷载应按实际使用功能合理取值，并按规范规定考虑楼面活荷载的折　减。例如消防车活荷载可按跨度线性差值确定，并且考虑覆土厚度影响取折　减系数。在设计基础时，可不考虑消防车荷载的影响。　（五）高强混凝土与高强度钢筋的合理搭配使用　在高层建筑混凝土结构的优化设计中，其关键的一个设计项目，就是高　强混凝土与高强钢筋的合理搭配使用。这不但关系到了建筑工程项目的整体　造价以及施工产生的费用，同时也会影响到整个建筑的整体性与使用年限　等。对于要求抗震能力较高的高层建筑，建筑本身的自重与地震对其影响的　大小是成正比关系的。因此，适当的减轻建筑的自重可以有效的减小建筑结　构上的地震荷载，对于提高建筑整体的安全性有极大的帮助。另一方面，在满　足建筑本身设计要求的基础上，优化高强混凝土与高强钢筋的使用率，可以　极大的减小柱、墙及粱等基础构件的尺寸。减少了用钢量，为工程项目的整体　造价节约了成本。　总结：　总而言之，伴随着社会经济的不断发展，城市建设进程的逐步深入，高层　建筑的结构设计工作越来越受到人们的重视，设计人员应不断提高自身的专　业能力及综合素养，深人对高层建筑项目结构优化现存的问题进行分析，并　针对性的予以处理，进而保证房屋建筑项目的质量。因此，对高层建筑混凝土　结构优化设计的相关内容进行探讨是值得深入研究的内容。　参考文献：　ｆ１１李源新，高层建筑结构概念设计与高层剪力墙结构的优化Ｕ　Ｊｌ科技创新　导报，２０１２（１５）．　『２１姜海菊．江浙地区高层建筑基础的选型与优化设计——以某高层住宅楼　工程为例…．建筑，２Ｏｌ１（０８）　‘８９‘