摘要：社會不斷進步的同時，人們的生活質(zhì)量和生活水平在不斷地提高，城市化進程也開始加快，從而導(dǎo)致建筑行業(yè)的迅速發(fā)展。大眾對建筑的要求越來越高，尤其是高層建筑?；炷潦墙ㄖ闹饕牧?，本文就高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計做出簡要的探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

城市化進程的加快給城市帶來了全新的面貌，各種建筑拔地而起，建筑的外型和使用功能也更加的多樣化。隨著生活水平的提高，高層建筑的質(zhì)量已經(jīng)引起廣大人民群眾的關(guān)注?；炷潦墙ㄖ闹饕牧希Ｕ细邔咏ㄖ馁|(zhì)量和安全，就要做好高中層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

一、高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計遵循的的原則以及要求

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

為了保障高層建筑的質(zhì)量，使高層建筑的建設(shè)取得質(zhì)優(yōu)價廉的效果，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計中一定要遵循以下幾個原則。

（1）安全性

在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計要遵循安全性原則。安全性原則就是在預(yù)定年限范圍內(nèi)，使某一建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計始終可以有效的承受各種內(nèi)部和外部的各項荷載力[1]。即使某種偶然的破壞性事故發(fā)生在建筑上，建筑也能夠控制自身結(jié)構(gòu)，使之在穩(wěn)定狀態(tài)之中，從而避免出現(xiàn)大范圍的結(jié)構(gòu)性損害。

（2）耐久性

建筑完成之后，要保持足夠的結(jié)構(gòu)耐久性。也就是說，在規(guī)定的使用年限內(nèi)，建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的問題要控制在一定的規(guī)范之內(nèi)。比如混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫寬度不能超過規(guī)定范圍，并且在遭受外部潮濕空氣的狀況下，為了有效的避免鋼筋不會出現(xiàn)銹蝕的問題，鋼筋保護層要有足夠的厚度，不能夠變得過于單薄，

（3）適用性

建筑物在設(shè)計時一般都會設(shè)定具體的使用年限，適用性原則就是要保證在預(yù)定的使用年限里，建筑物的裂縫、變形等，始終可以控制在允許范圍之內(nèi)，滿足住戶的居住要求。

2、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

（1）設(shè)計人員要注意側(cè)向力對高層建筑產(chǎn)生的影響

受到地震的水平作用力以及外部環(huán)境中風(fēng)力等因素的作用時，高層建筑會發(fā)生變形等問題，而且，隨著建筑樓層層數(shù)的增加，水平作用力會持續(xù)增大，這就要求設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要充分考慮各種因素，注意這些側(cè)向力對建筑產(chǎn)生的影響。

（2）高層建筑要具有一定的延展性

由于高層建筑比低層建筑的結(jié)構(gòu)柔性更高，所以，一旦發(fā)生地震時，高層建筑更容易發(fā)生變形。在對混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，要充分注意使混凝土結(jié)構(gòu)有足夠的延展性，這樣才能避免高層建筑在地震等作用下發(fā)生變形倒塌。

二、高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法

1、對單元結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計進行完善

對各個單元結(jié)構(gòu)進行獨立的設(shè)計，是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中最主要的內(nèi)容，單元結(jié)構(gòu)設(shè)計一般較多的應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)比較簡單、規(guī)則的平面設(shè)計，在設(shè)計的過程中，設(shè)計人員對平面結(jié)構(gòu)中的整體長度、突出部分的長度要進行有效的控制，使其長度在適當?shù)姆秶鷥?nèi)[2]。同時確保各個部分均勻分布承載力和結(jié)構(gòu)強度。通常情況下，均勻規(guī)則的設(shè)計經(jīng)常被采用在豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計中，這使建筑外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的問題可以得到有效的控制。

2、對混凝土以及鋼筋使用進行優(yōu)化

鋼筋以及混凝土是高層建筑最主要的施工原料，在具體的設(shè)計中，設(shè)計人員要以保障高層建筑的質(zhì)量為前提，做好優(yōu)化高強度的混凝土和鋼筋的使用工作，減少鋼筋和混凝土的使用量，從而實現(xiàn)對資源有效的配置，并且使資源配置的效率得到提高。

3、對剪力墻平面結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計

在對剪力墻平面結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要注意剪力墻平面結(jié)構(gòu)布局對高層整體建筑結(jié)構(gòu)承載力均勻程度產(chǎn)生的影響，因此，設(shè)計人員在優(yōu)化設(shè)計時要注意以下兩個方面，一是要明確設(shè)計的依據(jù)是高層建筑的基本結(jié)構(gòu)功能，所以，要在最大程度上實現(xiàn)剪力墻的集中化和均勻化設(shè)計。二是，以建筑的主軸方向為基準，實現(xiàn)剪力墻的雙向布置，同時減少一些短肢剪力墻的使用。

三、高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的措施

1、結(jié)構(gòu)安全性

高層建筑居住用戶比較多，一旦發(fā)生危險，比如火災(zāi)等，不容易逃避，同時實施救治時也會出現(xiàn)很大的困難，其造成的危害遠遠高出普通建筑，因此，設(shè)計人員在設(shè)計時，一定要注意加強混凝土結(jié)構(gòu)的安全性。只有這樣，當災(zāi)難發(fā)生的時候，才能將災(zāi)難造成的損失降到最低。

（1）設(shè)計人員不但要保證建筑的各項功能和質(zhì)量，同時還要對結(jié)構(gòu)自身的抗震性能以及各種外部人為因素可能對建筑本身造成的結(jié)構(gòu)破壞進行充分全面的考慮。設(shè)計人員要有意識的提升高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級，除此之外，還要從建筑的整體出發(fā)，加強結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性與牢固性。這時可以選用現(xiàn)澆的鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，但是要注意，裝配式的混凝土結(jié)構(gòu)以及磚砌體承重在高層公用屬性較高的建筑中不宜使用[3]。

（2）設(shè)計人員不僅要在建筑設(shè)計過程中考慮建筑的荷載變化情況，同時建筑投入應(yīng)用后還要對其進行全面的考慮。為了在最大限度上將高層建筑的自身重量減少到最低，要將建筑結(jié)構(gòu)的荷載標準與建筑材料的最大承載力進行相關(guān)的計算，這樣才能保障來高層建筑的結(jié)構(gòu)安全性。

2、抗震性

地震已經(jīng)成為高層建筑最主要的威脅，因此在設(shè)計工程中，設(shè)計人員要對高層建筑的抗震性予以充分的重視。在進行設(shè)計時，設(shè)計人員要充分利用相似建筑的抗震設(shè)計經(jīng)驗，借鑒其中的可取之處，做到為我所用。通過這種方法，可以有效的提高建筑物的抗震等級。

在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方面，在選擇建筑的整體結(jié)構(gòu)形式時，要盡量保持空間結(jié)構(gòu)以及平面布局的簡單規(guī)則。在平面布局中，抗震結(jié)構(gòu)的體系形式可以選擇矩形、圓形、扇形等結(jié)構(gòu)，要注意減少使用不對稱側(cè)翼，同時控制過長的伸展翼的使用，墻體可以多用對稱結(jié)構(gòu)，這樣可以有效的提升建筑的抗震性。除此之外，設(shè)計人員要合理科學(xué)的對整個建筑的結(jié)構(gòu)進行規(guī)劃，實現(xiàn)建筑的剛度和質(zhì)量均勻平衡的分布。

要充分注意結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延展性，可以適當?shù)脑龃罅?、柱端的組合剪力以及柱體的抗彎性能，同時，提升梁端鋼筋的實際彎矩，這樣可以讓建筑梁端發(fā)揮塑性的時間早于柱端。通過這些優(yōu)化措施，可以有效的保持建筑的穩(wěn)定性。

3、耐久性

設(shè)計人員在對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時，要盡最大的可能提高結(jié)構(gòu)的耐久性，一方面可以延長建筑物的使用年限，另一方面，可以讓建筑在遭受各種災(zāi)害之后，各項結(jié)構(gòu)性能都能夠很好的繼續(xù)維持。

（1）選擇質(zhì)量過關(guān)的混凝土材料

設(shè)計人員選擇有質(zhì)量保障的混凝土材料，同時保障混凝土的基本性能，在選擇混凝土材料時，要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗裂性能以及抗侵入性等幾個方面，嚴格控制混凝土材料的質(zhì)量，盡量選擇堅固、潔凈的骨料。選擇水泥時，要全面的考慮水泥的含堿量，選擇那些含堿量低并且水化熱反應(yīng)低的水泥，減少使用硅酸鹽水泥，嚴格控制用水量，同時可以在混凝土材料中適當?shù)募尤氲V物摻合料。

（2）優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

在高層建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)物，一般情況下會包含很多個構(gòu)件，每一個構(gòu)件所處的環(huán)境千差萬別，這就導(dǎo)致不同的構(gòu)建有不同的耐久性以及使用壽命。設(shè)計人員在設(shè)計時，要以實際的使用環(huán)境為依據(jù)，明確不同構(gòu)件所處的不同環(huán)境，做到心中有數(shù)。比如在設(shè)計屋面以及陽臺時，這些部位的梁柱構(gòu)件會長期受到陽光灼曬以及雨水浸泡，其使用壽命以及耐久性會大大降低，考慮到要經(jīng)常更換這些部件，設(shè)計人員一定對這些部件維修和更換的時間進行恰當?shù)脑O(shè)定。

（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計要合理

設(shè)計人員要觀察建筑周邊環(huán)境的特點，結(jié)合建筑物的使用年限以及具體的侵蝕情況，對建筑物設(shè)計混凝土保護層，混凝土保護層一般為45毫米。有了混凝土保護層的保護，高層建筑的混凝土、鋼筋的腐蝕程度可以得到有效的控制，同時還能提高建筑物的整體穩(wěn)定性。在高侵蝕度的環(huán)境中，還要加強注意混凝土墻板的通風(fēng)效果，合理設(shè)計配筋間距，這樣可以在很大程度上減少發(fā)生鋼筋銹蝕、保護層剝離等狀況。

結(jié)束語

對于高層建筑來說，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計會嚴重影響建筑質(zhì)量，因此設(shè)計人員一定要掌握設(shè)計的原則，以具體的設(shè)計原則以及設(shè)計要求為出發(fā)點，以增強建筑穩(wěn)定性為目標，從各個方面實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，從而延長建筑物的使用年限。

參考文獻：

[1]蘇永平.高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究[J].山西建筑，2013，09：24-26.

[2]姜文成.高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究[J].科技與企業(yè)，2013，23：236.

[3]陳陽顯.淺析高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[J].價值工程，2010，27：82.