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摘要：民用高层钢筋混凝土建筑结构优化设计工作是一项复杂性强、专业性要求高的工作，通过合理的结构优化设计可以显著降低整个项目的造价，进而为业主单位带来巨大的经济效益。但是由于结构对建筑物整体性能的影响极大，因此结构优化人员应积极借鉴先进的结构设计理论和优化方法，在满足规范要求的前提下开展结构优化设计工作。
关键词：民用建筑；高层房屋；钢筋混凝土；建筑结构设计
引言：民用高层钢筋混凝土建筑结构方案设计过程中，剪力墙墙肢布置位置及长度、框架梁布置位置及截面尺寸、楼板厚度、基础形式等设计参数的选取并不唯一。在不同的结构方案影响下，建筑的整体造价、美观性都存在较大的差异。据有关资料统计，建筑结构设计费用在整个工程项目总投资费用中的占比不到1%，但结构优化方案所起到的经济性作用可帮助业主单位大幅度缩减项目资金总投入。因此，研究高层钢筋混凝土建筑结构设计优化措施是非常必要的。
1.民用高层钢筋混凝土建筑结构设计现状
许多高层建筑钢筋混凝土结构的设计需要基于综合考虑，然而，在设计现有的钢筋混凝土结构时存在许多问题，例如混凝土结构不稳定等。如果设计者重新布置了剪力墙的结构，并且其数量没有严格控制在相关规格范围内，这种设计方法可能会使后处理工作复杂化，同时使得土木设计结构没有那么稳定。施工系统设计的选择是影响高层建筑钢筋混凝土结构稳定性的主要因素。但是，在实际的工作环境中，地面基础设施环境相对稳定，上层建筑可以承受变形的减少，设计人员通常采用降低刚度的方法来改善建筑的美观性。相关规范对界面位移和杆头位移的设计限制提供了一定的限制，这就要求设计师结合高层建筑的构造来增强科学合理结构的设计。但是，在实际规划阶段，一些规划人员没有注意，这可能会导致非常大的问题，使完成的高层建筑难以通过最终考核，并且该项目的二级结构设计阻碍了建筑进度，同时使得建筑单位的成本效益提高。
2.民用高层钢筋混凝土建筑结构设计原则
始终坚持建筑结构优化原则才能够切实把握结构优化的设计要点，才能够准确规避风险，具体原则总结如下：①安全性原则，被优化设计后的结构设计方案应保证结构整体及局部的安全性；②稳定性原则，应确保结构设计方案整体及局部的稳定性，可通过增加结构的冗余度，使静定结构成为超静定结构；③适用性原则，被优化后的结构要满足建筑使用的要求，不能在使用过程中产生过大的挠度或者裂缝而影响使用。
3.优化民用高层钢筋混凝土建筑结构设计的有效措施
3.1框架结构的优化措施
对框架结构进行优化是一个不断迭代、渐进寻优的过程。根据建筑物结构整体内力分析报告，研究分析梁柱各构件间的内力和方向，确定满足载荷效应水平要求的各结构件的几何特征，并根据这些特征计算配筋量。当对框架进行了优化设计后，能够使优化结构在现有载荷作用下内力的分布发生变化，使构件的受力更加合理，从而提高建筑物结构的稳定性。
3.2建筑基础结构的优化措施
建筑基础结构的设计水平在很大程度上决定了整栋建筑物的稳固性和安全性，因此，要重视对建筑基础结构的优化设计。一般裙楼部分采用独立基础，主楼部分采用筏板基础，对桩基承台和基础底板进行优化设计时，需要在满足设计要求的基础上，结合地质勘察报告对设计数据留有适当的余量，避免意外情况的发生；同时，要注意不可随意加大钢筋长度和密度，杜绝浪费现象的发生。将建筑物地下室基础部分由通用的筏板基础结构改造成独立基础加抗浮锚杆和防水底板的结构，以减少钢筋和混凝土的用量，并提升建筑物的结构安全性。对于地下室，顶板可以采用十字形梁支撑较薄的覆土层，起到提高稳定性的目的。
同时，对于地质勘察报告中发现的特殊地质，如在建筑物下部的持力层为中密卵石层，可以采用“独立基础加抗水底板的裙楼基础+筏板基础的主楼+抗浮锚杆的地下室”这样的组合结构实现结构优化设计，增强建筑物稳定性。
3.3增强钢筋的耐久性
随着人们生活水平的提高，对建筑物的建造提出了更高的要求。然而，人们的经验会影响钢筋混凝土的耐久性设计。在高层建筑的建造中，钢筋混凝土结构的耐用性常常忽略了地质和其他环境因素，从而严重破坏了建筑物的结构。
3.4结构抗震设计优化
民用高层建筑中很注重通过结构设计达到隔震和减震的目的。设计阶段，应详细地分析当地记录的历年地震强度等级，并结合自然地质水文分布情况预测该建筑物可能受到的地震冲击力度，出具地震安全评估报告。在地震安全评估报告中，要计算出建筑物的抗震强度，根据计算数据指导相应的结构抗震设计。
3.5做好楼板结构的优化
在高层钢筋混凝土建筑结构中，建筑的楼板设计厚度较小时，在施工时容易出现裂缝的安全隐患；当楼板设计厚度较大时，又会造成原材料的浪费。因此，应做好楼板结构的优化设计。一般会尽力避免采用大跨厚板，而是根据弹性假定的方式设计楼板厚度，根据厚度的不同配置合适的最小配筋率，在起到增强楼板结构强度的作用的同时，减少了原材料浪费。
3.6剪力墙结构的优化措施
剪力墙结构的优化设计主要集中在2个方向：考虑结构的延展性和刚度。做好结构延展性的优化，需要根据建筑物在保持承载能力的前提下对结构的抗变形能力进行优化；做好结构刚度设计的优化，主要是根据测得的建筑物的侧向位移和自振周期调整结构。对剪力墙的结构设计进行优化，首先需要对剪力墙的组成构件进行优化分析，分析剪力墙的延性、刚度和承载力，进一步增强剪力墙的稳固性和支撑力度。同时，剪力墙的结构优化设计需要与隔震和减震设计相结合，通过剪力墙的优化设计使建筑物支撑座弹塑性层间位移角控制在标准要求范围内，并通过提高弹性层间位移角的极限值实现对钢筋混凝土结构在延伸性和刚度上的进一步扩展。
4.建筑结构成本优化注意事项
对建筑结构进行优化的根本目的是在保证结构安全的前提下进行设计经济性比较，其中在成本优化的过程中应注意以下两点：①结构优化应多注重结构设计细节，合理确定建筑的层高，选用合适的建筑材料可有效提升业主单位在本项目中的成本控制能力；②结构优化应以实现各专业设计达到和谐统一为目的，结构优化人员应在优化过程中及时与建筑、暖通、给排水专业人员进行全范围的沟通和协商，若优化设计人员仅关注结构设计本身，那么结构优化设计的结果必然会导致其他专业的不协调，最终只会增加项目造价，影响施工。
结束语
综上所述，在结构设计中，通常有必要结合具体的施工要求进行有针对性的规划。特别是在澄清短剪力墙的影响，建筑系统的建造和极高的结构问题的情况下，必须找到方法和手段来改善控制，从而提高高层建筑的安全性和稳定性。事实证明，结构设计的科学合理性直接影响高层建筑的稳定性，需要计划者应根据用户需求，基本功能设计要求来加强高强度混凝土、高强度钢的结构设计，地震结构的规划及周期性的施工损耗规划。
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