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【摘要】：钢筋混凝土结构是用钢筋和混凝土制成的一种结构。本文分析了在多高层钢筋混凝土建筑结构优化设计中常遇到的几个问题及采取的对应措施。
【关键词】：钢筋混凝土结构;结构设计;优化
随着我国经济的发展，城市化进程的加快，房屋建筑设计水平也在不断的提高，综合性建筑的发展使建筑平面布置和体型变化日趋复杂化。建筑结构设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和美观。近年来由于全国各地土地、人工和材料价格的大幅上涨，开发商的建筑成本不断增加，然而为了追求经济利益与生存空间，促使开发商充分利用结构设计的优化方法，使有限的空间得到最充分的利用，有限资源发挥最大的利用价值。
1、多高层钢筋混凝土结构设计优化现状
自从六十年代以来，世界各国对建筑结构设计的优化进行了大量的工作，对象涉及土木工程的各个方面，例如房屋结构、桥梁结构，以及一些特殊的建筑物。Krishnamoorthy等人曾综述土建结构系统优化设计的情况，在优化理论及最优化计算方法的研究方面已经有了很大的发展，例如初期的数学规划方法以及后来崛起的最优性准则，近来两者又有结合的优化设计程序。Vachajitpan对钢梁最重采用了两阶段的优化方法。
随着中国经济的进步和可持续发展的各种要求，结构的优化设计慢慢地被设计人员所重视，工程投资者了更加注重用较少的投资来换取更大的经济效益。优化设计在实践中的应用，进行参与结构设计优化的前期工作，将概念设计和细部结构设计进行优化，优化下部的地基基础结构等步骤，从而实现建筑结构设计的优化，最终实现了建筑产品经济化、实用性和适用性的良好目标。
2、钢筋混凝土结构设计中存在的问题
2.1地基设计过程中存在的问题
在建筑工程的地基设计过程中，对于地下室底板设计中容易忽视附加应力的作用及影响，这种附加应力是由建筑物沉降而引起的，在实际的工程施工中，柱下独立基础与地下室底板在上部建筑物的重力载荷作用下，会发生一定程度的变形沉降，如果不将附加应力考虑进去，势必会影响地下室底板的安全性和稳定性。在采用天然地基的情况之下，附加应力的影响会更加显著，因此需要在地下室底板与持力层之间采取支护的保护措施，如果变形与总沉降的程度较小，可以在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施。对于减小附加应力作用的各种办法的采用，需要根据具体的工程要求与地质、季节等客观因素来进行选择。
2.2上部结构设计中存在的问题
对于框剪结构来说，一些剪力墙的分布不够均匀，甚至出现单肢刚度过大的剪力墙，这就导致应力过于集中，为建筑结构的安全性和稳定性埋下安全隐患，一旦该单肢出现问题，其影响较大，波及的范围较大，最终对钢筋混凝土工程造成严重的损害。其次，与框剪结构相连接的一些基础性结构，如连梁等构件，其设计本身就具有一定的难度与专业性，如果剪力墙的布置不够均匀，出现刚度参差不齐的现象，就会增加与框剪结构连接的接触性结构的设计难度。
3、钢筋混凝土建筑结构设计的优化措施
3.1保证结构传力路线简捷
在抗震设计中，建筑平面、立面布置都要简单、规则、对称，减少偏心，刚度中心与质量中心尽量重合。结构的传力路线要简捷明了。在荷载作用下，结构的传力路线越短，越直接，结构的工作效能越高，耗费的建材也就越少。
3.2结构体系的选型方面
由于大开间剪力墙结构体系，可以做到房间不露出粱柱，有效空间大、隔音效果较好，当采用钢制模板时，墙面和楼板表面平整并且不需要在湿作业的情况下抹灰。另外该结构体系不但用钢量少、施工周期短、造价低，还具有整体性强、侧向刚度大等优点，有利于抗风抗震，所以自九十年代起建筑结构体系基本上采用大开间现浇钢筋混凝土剪力墙结构。随着经济的发展，为了进一步降低建筑造价，近几年来部分地区越来越多地采用短肢剪力墙与筒体或一般剪力墙组成的结构体系。这个结构体系也属于剪力墙结构的一种，它的特点是建筑平而布置更具灵活性，并且又能节省钢筋和混凝土用量，减轻建筑的总重量，从而降低地基基础造价。
3.3注意加强构造措施
4、结论
优化设计追求的是安全、经济的统一。在优化过程中，一般应采取办法减小构件截面，减薄板厚，采用较矮的梁高，合理地增大楼层净高，减少剪力墙等做法，这些做法减少了混凝土用量，减轻了结构自重，合理的减低了结构刚度，减小了地震力，优化的结果不是牺牲了安全度而是提高了结构安全度。
我国工程院院士程耿东这样谈论设计优化：“在建筑领域应用优化设计，不仅可行而且十分符合节约能源，保护环境的可持续发展观。结构优化设计作为一种基于计算机的快速自动设计过程，可以在满足规范等约束条件下得优化的设计方案，降低成本造价，提高结构性能，增大使用空间，缩短施工工期，是设计者追求的终极目标……在建筑领域应用和推广结构优化设计更有着不同寻常的意义，对设计单位、开发商、百姓都是好消息，它是惠及百姓的环保设计理念，具有前瞻性，会带来多赢”。
建筑结构优化，是工程结构能够满足约束的条件时按照预定的方案找到最优的设计方案。就是结合原来的设计方案、新的工艺和设备、新材料的投入，对局部的设计进行改变，不仅要满足技术和功能可行性的要求，还要节约材料使工程造价明显降低。要想做到结构优化，应该选择最优的最合适的结构设计方案，能够影响整个设计的成败。
【关键词】：钢筋混凝土结构;结构设计;优化
随着我国经济的发展，城市化进程的加快，房屋建筑设计水平也在不断的提高，综合性建筑的发展使建筑平面布置和体型变化日趋复杂化。建筑结构设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和美观。近年来由于全国各地土地、人工和材料价格的大幅上涨，开发商的建筑成本不断增加，然而为了追求经济利益与生存空间，促使开发商充分利用结构设计的优化方法，使有限的空间得到最充分的利用，有限资源发挥最大的利用价值。
1、多高层钢筋混凝土结构设计优化现状
自从六十年代以来，世界各国对建筑结构设计的优化进行了大量的工作，对象涉及土木工程的各个方面，例如房屋结构、桥梁结构，以及一些特殊的建筑物。Krishnamoorthy等人曾综述土建结构系统优化设计的情况，在优化理论及最优化计算方法的研究方面已经有了很大的发展，例如初期的数学规划方法以及后来崛起的最优性准则，近来两者又有结合的优化设计程序。Vachajitpan对钢梁最重采用了两阶段的优化方法。
随着中国经济的进步和可持续发展的各种要求，结构的优化设计慢慢地被设计人员所重视，工程投资者了更加注重用较少的投资来换取更大的经济效益。优化设计在实践中的应用，进行参与结构设计优化的前期工作，将概念设计和细部结构设计进行优化，优化下部的地基基础结构等步骤，从而实现建筑结构设计的优化，最终实现了建筑产品经济化、实用性和适用性的良好目标。
2、钢筋混凝土结构设计中存在的问题
2.1地基设计过程中存在的问题
在建筑工程的地基设计过程中，对于地下室底板设计中容易忽视附加应力的作用及影响，这种附加应力是由建筑物沉降而引起的，在实际的工程施工中，柱下独立基础与地下室底板在上部建筑物的重力载荷作用下，会发生一定程度的变形沉降，如果不将附加应力考虑进去，势必会影响地下室底板的安全性和稳定性。在采用天然地基的情况之下，附加应力的影响会更加显著，因此需要在地下室底板与持力层之间采取支护的保护措施，如果变形与总沉降的程度较小，可以在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施。对于减小附加应力作用的各种办法的采用，需要根据具体的工程要求与地质、季节等客观因素来进行选择。
2.2上部结构设计中存在的问题
对于框剪结构来说，一些剪力墙的分布不够均匀，甚至出现单肢刚度过大的剪力墙，这就导致应力过于集中，为建筑结构的安全性和稳定性埋下安全隐患，一旦该单肢出现问题，其影响较大，波及的范围较大，最终对钢筋混凝土工程造成严重的损害。其次，与框剪结构相连接的一些基础性结构，如连梁等构件，其设计本身就具有一定的难度与专业性，如果剪力墙的布置不够均匀，出现刚度参差不齐的现象，就会增加与框剪结构连接的接触性结构的设计难度。
3、钢筋混凝土建筑结构设计的优化措施
3.1保证结构传力路线简捷
在抗震设计中，建筑平面、立面布置都要简单、规则、对称，减少偏心，刚度中心与质量中心尽量重合。结构的传力路线要简捷明了。在荷载作用下，结构的传力路线越短，越直接，结构的工作效能越高，耗费的建材也就越少。
3.2结构体系的选型方面
由于大开间剪力墙结构体系，可以做到房间不露出粱柱，有效空间大、隔音效果较好，当采用钢制模板时，墙面和楼板表面平整并且不需要在湿作业的情况下抹灰。另外该结构体系不但用钢量少、施工周期短、造价低，还具有整体性强、侧向刚度大等优点，有利于抗风抗震，所以自九十年代起建筑结构体系基本上采用大开间现浇钢筋混凝土剪力墙结构。随着经济的发展，为了进一步降低建筑造价，近几年来部分地区越来越多地采用短肢剪力墙与筒体或一般剪力墙组成的结构体系。这个结构体系也属于剪力墙结构的一种，它的特点是建筑平而布置更具灵活性，并且又能节省钢筋和混凝土用量，减轻建筑的总重量，从而降低地基基础造价。
3.3注意加强构造措施
4、结论
优化设计追求的是安全、经济的统一。在优化过程中，一般应采取办法减小构件截面，减薄板厚，采用较矮的梁高，合理地增大楼层净高，减少剪力墙等做法，这些做法减少了混凝土用量，减轻了结构自重，合理的减低了结构刚度，减小了地震力，优化的结果不是牺牲了安全度而是提高了结构安全度。
我国工程院院士程耿东这样谈论设计优化：“在建筑领域应用优化设计，不仅可行而且十分符合节约能源，保护环境的可持续发展观。结构优化设计作为一种基于计算机的快速自动设计过程，可以在满足规范等约束条件下得优化的设计方案，降低成本造价，提高结构性能，增大使用空间，缩短施工工期，是设计者追求的终极目标……在建筑领域应用和推广结构优化设计更有着不同寻常的意义，对设计单位、开发商、百姓都是好消息，它是惠及百姓的环保设计理念，具有前瞻性，会带来多赢”。
建筑结构优化，是工程结构能够满足约束的条件时按照预定的方案找到最优的设计方案。就是结合原来的设计方案、新的工艺和设备、新材料的投入，对局部的设计进行改变，不仅要满足技术和功能可行性的要求，还要节约材料使工程造价明显降低。要想做到结构优化，应该选择最优的最合适的结构设计方案，能够影响整个设计的成败。