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摘要：近年来，民用高层钢筋混凝土建筑大量出现，其稳固性和安全性越来越受到重视。论文将建筑结构优化设计的原则细化为构件约束条件、组件约束条件和整体约束条件，并以此作为指导优化和评判优化效果的标准；结合工程项目管理经验，总结出目前常用的建筑结构优化设计的具体措施，希望能为类似工程的实施提供借鉴。
关键词：民用高层；钢筋混凝土；建筑；结构优化设计
引言
在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结构优化设计原则及理念分析
1.1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。
1.2理念
无论怎样优化结构设计方案，均应始终坚持“强柱弱梁”“强剪弱弯”等结构布置理念。在优化过程中，应确保优化结果依旧满足结构设计方案的合理性。
2民用高层建筑钢筋混凝土结构设计现状
2.1民用高层建筑钢筋混凝土结构的超高问题
在高层建筑规范和抗震规范中，对于建筑结构的总高度有严格的限制规定，特别是在新规范中对于建筑结构超过问题的限制，在新规范中把已经建设完毕的高层建筑限制高度设置为A级，并且还添加了B级高度的建筑结构，所以，有必要加强对于建筑结构高度控制的重视程度，如果建筑结构是B级或者已经超过了B级高度，那么在结构设计过程中使用的设计方式以及解决对策都会随之产生巨大的转变。在对建筑结构进行设计过程中，发生过因结构类型转变而忽略了高度控制的问题，造成施工图纸在进行审查的时候没有达到标准，设计图纸也要重新返工，或者召集专业人士进行讨论，这种情况严重影响了建筑工程施工周期以及投入成本等整体的规划。
2.2民用高层建筑钢筋混凝土结构嵌固端的设置问题
因为高层建筑通常情况下都会配有两层或者两层以上的地下室与人防，有可能将嵌固端设置在建筑地下室的顶板上，也有可能将嵌固端设置在人防顶板等位置，所以建筑结构的设计师在这个问题上都比较容易忽略掉嵌固端社里给结构带来多项需要注意的问题，比如嵌固端上下层之间刚度比的限制、嵌固端在建筑结构整体计算时候的设置、嵌固端楼板的设计、及嵌固端上下层之间抗震等级的一致性、建筑结构抗震缝设里与嵌固端位笠的协调等，如果设计师在结构设计过程中将其中一项忽视掉的话，则会造成设计后期的工作量较大（如修改）或者留下较大的安全隐患。
2.3剪力墙
高层建筑剪力墙结构设计时大多以短剪力墙为主，短剪力墙稳定性较差，很容易出现后期施工问题，如短剪力墙截面厚度较小，处理难度较大；短剪力墙使用数量较多，工程量增加，使钢筋混凝土结构性能大打折扣。为此，设计时可结合高层建筑要求进行针对性选取，形成对应的T型、L型、Z型结构，以降低后续施工难度。
3民用高层建筑钢筋混凝土结构的优化策略
3.1结构设计方案的优化设计
一个合理的结构设计方案是保证整个建筑物稳定和安全的重要前提。结构优化设计人员在开展优化工作之前，应从整体上对结构设计方案的合理性和可行性做系统分析。首先，结构优化人员应对本项目的结构设计参数进行系统化的了解，尤其是对建筑房屋的结构高度、抗震设防等级、是否存在平面不规则或竖向不规则情况、混凝土标号、钢筋等级、荷载计算取值、地基承载力数值等多方面参数进行了解和判断；其次，在对建筑物结构整体内力进行全面分析的基础上，核实每一个钢筋混凝土构件内力控制计算值，尤其是在调整钢筋混凝土构件配筋量时，依据实际荷载作用下构件的负荷特征变化情况，确保配筋量满足荷载效应要求，然后再对经过优化调整后的结构整体内力受力情况进行分析。
3.2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。
3.3依照建筑等级，规划横竖布置
高层建筑钢筋混凝土结构需满足限高等级，限高等级不能超过设计要求。设计时要严格区分A级和B级建筑，规范其位移量、刚度系数、限高参数等，针对不同等级选取不同设计方案及处理手段，提升设计方案过审的概率。一般，A级建筑位移量与楼层数的比在1.2~1.5，B级建筑位移量与楼层数的比低于1.2。满足限高等级后应完善横向设计，确保平面形状、功能位置与实际需求一致。平面结构复杂时可依照单元结构设计伸缩缝，提升框架平面防震效果。竖向分布设置时应保证高层建筑的均匀性和稳定性，尽量避免内收、外挑等不规则设计。如必须内收时要控制临近内收楼体侧向刚度超过两侧楼体侧向刚度的70%，内收高度值要低于整体楼层高度值的0.2，且不可出现连续内收。
3.4基础部分优化设计
如果高层钢筋混凝土建筑带有裙房，则应对裙房和建筑主楼采用差异化的基础设计。首先，应依据地勘资料确定主楼和裙房地基地质承载力和有无软弱层，然后采用差异化的基础设计，控制主楼和裙楼的差异沉降。其中，主楼基础桩的形式、大小、布置根数和布置方案对整个基础部分的造价和安全性起着重要的作用。其次，结构优化设计人员应初步审核原有结构设计图纸中桩的所有设计参数，对原有结构图纸中桩的布置是否合理、是否满足经济性需求等问题进行分析。再次，地下室楼板的荷载取值应合理、准确，特别是消防车荷载，进行基础计算时不考虑消防车荷载。最后，地下室顶板的厚度不宜过薄，若顶板上部覆土较厚可优先选用井字梁，若覆土厚度较薄可优先选用十字梁。
结束语
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。
参考文献
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