张庆霞
北京农业职业学院 北京 102442
摘要：改革后，在我国社会快速发展的背景下，推动了我国城镇化进一步推进，各类高层建筑不断兴起，在我国的城市高层建筑过程中，所涉及的结构主要是采取混凝土结构，在具体的施工过程中，要着重针对混凝土结构进行切实有效的优化设计，以此使高层建筑的价值得到充分的提升。
关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计
引言
高层建筑结构日常使用过程中，不仅要承受外部载荷，还要承担自身质量及其他竖向载荷。而且，高层建筑会受到地震、风等因素的影响，在进行混凝土结构设计时，要综合考虑各种因素，结合建筑用途、结构类型、抗震条件等要素开展结构优化设计工作。
1高层建筑混凝土结构优化设计的意义
传统的高层建筑混凝土结构设计工作中，受到一些因素的影响，经常会出现稳定性与强度问题，不能确保各方面工作效果。而在结构优化设计的工作中，可以按照具体的稳定性标准、强度标准、规范性标准等执行工作任务，改善当前的工作现状，提升结构的抗震性能、承载能力，具有重要意义。
2高层建筑混凝土结构优化设计的基本原则
2.1从根本上有效提升高层建筑混凝土结构的可靠性
高层建筑混凝土结构的可靠性主要指的是，高层建筑混凝土结构能够在标准的条件和规定的时间内，充分呈现出应该具备的预定功能和相关性能，该可靠性体现在高层建筑在具体年限范围内满足相对应的使用需求，通过相对应的技术手段进行加固处理和翻新，仍然可以使此类高层建筑有效应用并呈现出应有的价值。
2.2适用性
高层建筑混凝土结构设计需要综合内外多种因素进行建筑的功能性分析，对高层建筑内部空间进行构思，综合分析建筑整体功能性需求，保持建筑良好的适用性，充分发挥高层建筑自身特点，以便获取良好的结构性能。
3高层建筑混凝土结构优化设计分析
3.1剪力墙结构的优化设计
通常情况下，剪力墙结构是混凝土中的主要部分，也属于高层建筑工程中重要的项目，在实际工作中应该遵循优化设计的原则，不断提升各方面设计工作效果。首先，在平面设计的工作中，为保证整体结构的稳定性和强度，形成基础性的结构形式，应该保证布置点的均匀性，集中设计楼体和电梯受力复杂的部分，保证相关结构的安全性，在设计期间应该注意，必须要预防剪力墙出现间隔问题，以免有恒载过高现象。其次，应该做好简化设计的工作，遵循具体的工作要点，利用墙肢结构严格控制相关的剪力墙刚度，不可以比规定的标准低，满足刚度的相关设计要求。最后，在实际工作中为有效预防短肢剪力墙受到干扰性影响，不可以使用全短肢的设计方案，应该保证各方面工作质量，满足当前的时代发展需求。
3.2关注薄弱层结构的设计工作
高层建筑薄弱层的设计非常关键。这主要是由于薄弱层会在外部强烈的地震作用下，出现屈服形变问题，给混凝土结构带来较为严重的安全影响。因此，在高层建筑混凝土结构设计期间需要对结构薄弱层进行重点关注，选择有效的设计方法提升整体结构安全性。若高层建筑混凝土结构竖向结构刚度不连续，而楼层刚度比低于标准规范要求，就出现了结构薄弱层。此时，在设计过程中，需要借助放大调整系数调整结构薄弱层的构件设计，确保薄弱层安全标准满足规范要求，提升整个高层建筑抗震能力。
3.3对于高程建筑混凝土结构抗震性能进行切实有效的优化
在针对混凝土结构进行抗震优化设计的过程中，要充分确保混凝土筒体的承载力和延性有显著的增强。高层建筑混凝土结构因为抗震的需求，不同高度的建筑物所涉及的型钢柱的设置位置与设置方法有很大的差异，在具体的结构优化设计过程中，要通过刚性连接外围框架平面内柱与梁的方法，使外围的框架刚度和水平承载力得到显著提升。
针对具体的措施而言，主要体现在以下三个方面：①有效设置外伸桁架加强层；②可以有针对性的应用分段拼装外伸桁架与筒体剪力墙的刚接法；③要均匀的分布贯通性的刚接桁架与抗侧力墙体，这样可以使楼层因为受到水平力的影响出现偏移的问题得到充分规避。
3.4嵌固端位置设计
高层建筑一般状况之下会添加人防结构以及地下室结构，在人防顶板以及地下室顶板上设置嵌固端。嵌固端的位置对于高层建筑结构会产生不同程度的影响，在设计过程中如果忽略此问题则会导致高层建筑结构出现细节问题。例如，在嵌固端的上下层刚度设计过程中，要分析限制范围、嵌固端楼板设计以及结构缝位置是否协调，要分析上下层的抗震等级是否一致等问题，加强细节分析与设计。
3.5合理布置建筑平面结构
高层建筑平面布局结构会对建筑抗震性能产生较大影响，而抗震性能是所有建筑进行结构设计时必须重点关注的基础性工作。具体设计工作中，要按照高层建筑抗震设计原则、要求、标准等进行设计，关注混凝土结构材料对建筑抗震性能的影响，根据建筑楼层高度选择合理的抗震等级。一般情况下，简单、对称、规则的建筑结构能够提升建筑整体的抗震能力，并且消耗地震释放的部分能量，能够很好地弱化地震的延伸作用，降低地震对高层建筑的破坏。而对于多塔结构、顶部塔楼结构等要掌握其振型数，合理控制其大小，做好设计数据核算，严格遵循标准规范设计要求，遵循抗震设计理念开展工作，在满足高层建筑建设要求的基础上，尽量选择规则性较强的平面结构，进而提升高层建筑混凝土结构的抗震性能。
3.6独立单元的优化设计
高层建筑工程领域中，混凝土结构优化设计的工作中，应该注重独立单元的优化设计处理，满足具体的工作标准。首先，在独立单元的具体设计工作中，应该注重平面结构的优化设计，不仅需要保证长度、凹凸大小程度、竖向体型的适中性和均匀度，还应该注重刚性与承载力的均匀分布，这样才能满足当前的独立单元设计工作标准。其次，在设计工作中还需注意外观的美感与稳定性，将概念设计当做是底线，尽量保留外观、实用性，提升平面结构与竖向结构的均匀度和稳定性。
3.7高层建筑结构竖向布置分析
高层建筑混凝土结构在设计过程中，竖向结构会直接影响建筑结构的整体质量。高层建筑进行竖向设计分析过程中，要保障建筑结构整体的均匀性与规则性，如果没有特殊性的要求，则要避免出现内收与外挑的设计。要综合建筑重心以及结构稳定等因素，根据上小下大的基础原则合理地进行建筑竖向结构的合理布置，建筑结构在设计过程中要保障其侧向变化的均匀性、缓慢性。如果建筑结构的竖向结构出现较为严重的不规则结构，则要对其系统分析，避免其对建筑结构稳定性产生不良影响。如果建筑结构的竖向结构为内收结构，在设计过程中为了满足高层建筑的抗震性需求，就要保障楼层的侧向刚度不低于临近上下楼层的侧向刚度的70%，或者不低于邻近3层侧向刚度平均值的80%，如果高层建筑结构位于楼层上部的时候，楼层缩进位置与室外地面高度、建筑整体高度比值高于0.2，保障楼层上部缩进之后长度的楼层下部长度要高于75%以上。
结语
综上所述，在建筑工程建设中进行结构优化设计能在保证结构体系整体性、安全性的基础上，降低工程造价，保证工程经济性。对于混凝土结构的优化设计，重点是要有整体与局部两个概念，先从整体角度入手，然后将优化措施落实至局部，以此达到理想的优化设计效果，为建筑的后续建设施工与使用奠定良好基础。
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