林永星

【摘 要】建筑混凝土結構優(yōu)化設計是保證建筑結構穩(wěn)定性，確保建筑使用質量，提高建筑使用壽命的關鍵，本文從平面或豎向不規(guī)則的建筑結構、抗震設計中“強剪弱彎、強柱弱梁、下連梁（地框梁）的設置等問題入手進行了分析。

【關鍵詞】混凝土結構；優(yōu)化設計；措施

前言：混凝土、鋼筋是經(jīng)常用到的施工材料，因為混凝土材料的強度和剛度都很好，對于建筑結構的穩(wěn)定性起到很大的作用，但是混凝土很容易受到環(huán)境以及溫度等因素變化的影響而產(chǎn)生裂縫，為了進一步提高混凝土在建筑工程中的作用，就要對混凝土結構不斷進行優(yōu)化設計，保證結構的適應性、安全性、耐久性。

一、混凝土結構設計方法分析

1.剪力墻平面布置合理

合理布置剪力墻，設計人員要高度重視剪力墻平面布置對高層結構整體受力性能的影響。設計剪力墻平面結構要以高層建筑基本結構作為設計的根據(jù)，從建筑整體出發(fā)，將剪力墻結構設計集中或是均勻；盡量避免短肢剪力墻使用，要對剪力墻進行雙向均衡布置。

2.優(yōu)化高強混凝土與鋼筋的使用

在高層建筑工程中，最常使用的就是混凝土和鋼筋材料，在進行設計工作時，保障建筑工程質量的前提下，減少混凝土鋼筋的使用量，如果是在地震頻發(fā)或是地震強度較大的區(qū)域，設計人員一定要注意的是，高層建筑重量會隨著地震作用力的影響，造成的影響也會增加，難點就在既要保障建筑工程質量，還要減少混凝土鋼筋的使用數(shù)量，同時還要提高結構的穩(wěn)定性和安全性，降低地震的作用程度，因此，設計人員要對高強度的鋼筋混凝土的使用進行優(yōu)化的設計使用。

3.完善單元結構布局設計

單元結構進行獨立設計是高層結構設計的主要內(nèi)容，通常是比較簡單的、規(guī)則的平面設計出現(xiàn)在單元結構設計中。不過在設計的過程中，要對平面結構進行整體和突出長度的控制，使每一個部分的承載力均勻。在豎向結構的設計中，通常采用一些比較均勻、規(guī)則的設計，能夠有效的控制建筑外觀與內(nèi)部結構之間的問題。

二、平面或豎向不規(guī)則的建筑結構

1.平面或是豎向不規(guī)則的建筑結構因為其結構的特殊性，需要的工作量大，計算的難度很高，雖然計算手段增多，但是結果的準確性還是不能保證，使得結構的安全使用無法保證。因此，在進行建筑設計的時候，盡量避免出現(xiàn)不規(guī)則結構的設計內(nèi)容，特別是嚴重不規(guī)則的設計方案。

2. 一些體型復雜、平立面不規(guī)則建筑中設置防震縫時，應有效的避免碰撞。但是，在高層建筑或是超高層建筑中不提倡設置防震縫，而是通過優(yōu)化結構本身來提高結構的使用。對于超長建筑來說，防震縫的設置可以兼做溫度縫，對于建筑的整體性能是一種很好的提升。

3.主軸兩個方向的結構在動力特性方面應該保持一致，設計人員在進行設計的時候，一定要注意，建筑平面的長寬應該適宜，不應過大或是過??；剪力墻的布置與樓層建筑平面形狀相適應，結構橫向剛度和縱向剛度不宜相差太大，這樣做會造成主軸間的動力特性擴大，不利于抗震。

三、抗震設計中“強剪弱彎、強柱弱梁”

1.剛柱柔梁，一般可以理解為大截面和配筋，但這只是片面的意識，如果一味的增大截面或是增多配筋，反而會造成框架結構抗震性能減弱，對于建筑結構的安全使用留下隱患。遇到中震時，結構中的一些部件開始屈服并且出現(xiàn)塑性鉸，結構的穩(wěn)定性遭到破壞、塑性變形增大，當塑性鉸的數(shù)量增加到一定程度時候，結構承受力趨于穩(wěn)定，不再增加或是降低，但是結構變形迅速增加，結構遭到損壞，失去使用功能。為了提高結構承載力與塑性變形能力的增加，“強剪弱彎、強柱弱梁”是很好的遵循原則，這樣的原則遵循的是耗能結構部位的延性設計，保證受壓區(qū)域高度、最小配筋率、梁的上下部縱筋比列、梁端箍筋配置通過合理的控制，提高梁端塑性鉸區(qū)轉動能力足夠承受荷載力。

2.通過各種內(nèi)力調整系數(shù)，來保證“強剪弱彎、強柱弱梁”，合理配置梁端結構的比例關系，在遇到地震的時候，梁端塑性可以早出現(xiàn)，柱端的塑性較晚出現(xiàn)，通過對塑性出現(xiàn)時間的掌握，改善結構承載力，提高結構在強震下結構的穩(wěn)定性能，保證了建筑結構的安全性，保護了人身安全，因此，作為設計者來說一定要做好梁端以及梁底內(nèi)部結構筋的合理設計，這也是抗震設計的關鍵，決定著建筑結構穩(wěn)定性能的重要環(huán)節(jié)。

四、地下連梁（地框梁）的設置問題

一般來說在基礎埋深比較大的時候，會設置底層層墻，減小結構高度。在進行設計的時候，為了更加簡單快速計算出結果，通常會在結構計算的模型中增設一層框架設計，這樣的設計下就會出現(xiàn)短柱。對于短柱的出現(xiàn)，有以下幾種處理方法：

1.短柱一旦形成，其強度配筋一定要嚴格按照抗震計算規(guī)范進行。同時，還要建立兩個計算模型：一是有地框梁模型，二是無地框梁模型。有地框梁模型考慮地下土體約束作用，模型中二層柱之計算長度系數(shù)是一點二五到一點零之間；無地框梁層只算一次，實際一層柱配筋取二者包絡值，建筑一層以上樓層梁、柱配筋取有地框梁模型實配。

2.地下連梁下移至基礎頂面，此時是基礎設計中常見的基礎拉梁，作用是平衡柱底彎矩。承受墻體自重，僅為了計算出圖的方便而仍按多一層的框架模型考慮。此時應改變計算模型中的二層柱計算長度系數(shù)，由一點二五改為一點零左右，基礎連梁考慮彎矩和軸向拉力后一般構造配筋；不必理會軟件提示的底層柱抗剪不足問題。

3.根據(jù)相關的文件規(guī)范《建筑地基基礎設計規(guī)范》中規(guī)定，高頸現(xiàn)澆基礎由高杯口基礎制作而成，高頸至地下連梁頂處的剛度，剛度是非線性剛度，要大于柱的四倍以上，按照正常的模型計算要符合地基規(guī)范復核高頸配筋。

4.上部結構的嵌固端是地下室頂板作為結構一部分的時候，對于樓層、樓板、硅、板都有具體的要求，要求樓板的厚度符合、混凝土強度要夠、板的配筋率要達標、樓層層面剛度要強，而且地下室的層數(shù)要大于兩層，因此，高層建筑的地下室的層數(shù)己經(jīng)深度由地基基礎深埋作為影響因素之外，還要考慮上訴具體的要求內(nèi)容。

5.在結構構件中，最重要的一個構件就是角柱。角柱在受力方面很復雜，因此，在角柱受彎、受剪配筋上面一定要加強，以保證結構的強度。

6.上部結構設計存在問題

布置均勻的剪力墻，避免單肢剛度過大，或是應力過于集中，這樣結構一旦遭到破壞，與之相關聯(lián)的結構都會造成影響，剛度最大的剪力墻的墻肢數(shù)要少于四肢，遇到中展先是進入剪力墻第一級別塑性，其他肢數(shù)還能繼續(xù)維持和承受中震帶來的荷載力。如果遇到大的地震時，剪力墻級別小的進入塑性后，建筑物就會遭到破壞，想要環(huán)節(jié)建筑物倒塌的速度，減少人員的傷亡，設計時要有選擇的讓梁先破壞，保證柱子完整性。

五、結語

綜上所述，混凝土結構設計在建筑設計中非常重要，混凝土結構的穩(wěn)定性、抗震性、耐久性設計一直是設計以及建筑工程單位重視的環(huán)節(jié)，作為設計人員，一定要對結構的概念設計以及構造設計有深刻的認識，對于設計中存在的問題要完善解決，因為隨著高層建筑等建筑形式多元化的發(fā)展，對于建筑質量要求不斷提升，建筑難度也隨之增加，因此，做好建筑結構的設計以及質量控制，是每一個設計者要不斷研究探索的命題。

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