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摘要：随着经济的发展和城市化建设进程的加快，城市中的高层建筑甚至是超高层建筑逐渐增多，混凝土结构成为建筑的主要结构。但是高层建筑混凝土结构施工也需要较高的技术，设计者需要重点加强混凝土结构的牢固性，进行混凝土结构的优化设计，降低工程的总体成本。本文对高层建筑混凝土结构设计的要求和原则进行了分析，并在认识高层建筑混凝土结构优化设计应注意事项的基础上分析混凝土结构的具体优化措施。
关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计；策略
随着经济的发展和城市人口的急剧增加，城市高层建筑逐渐增多，高层建筑对混凝土结构施工提出了进一步的要求。高层建筑混凝土结构设计人员不仅要增强经济意识，运用技术手段进行混凝土结构设计，还要选用合适的结构材料，制定合理的结构施工方案，提高混凝土结构的稳定性，实现高层建筑混凝土结构的优化设计。
一、高层建筑混凝土结构设计的要求和原则
1、设计要求。随着城市高层建筑的增多，建筑的牢固性以及稳定性受到人们的重视，高层建筑不仅要满足建筑使用功能的要求，还要坚持成本节约的原则。高层建筑的典型特点是混凝土结构的承载力较大，需要接受竖向和横向的荷载，设计者需要对不同方向的受力情况进行充分的考虑，提高结构的整体承载力。受材料和施工质量的影响，混凝土结构很容易出现结构裂缝，影响结构的整体稳定性，设计者需要对混凝土进行技术处理，控制水泥水热化和混凝土温度，使用预拌泵送混凝土。高层建筑混凝土需要运送到高层，只有加强优化设计，进行精心的组织和施工，施工问题才能最大限度的减少。
2、基本原则。高层建筑混凝土结构优化设计的原则是在满足建筑功能要求的基础上提高结构的可靠度。建筑结构功能一般包括安全性、耐久性和适用性，结构的安全性要求混凝土结构必须能够承受整体的压力，保持结构稳定性。耐久性要求建筑能够达到设计的使用年限，而适用性是指混凝土结构的振动、裂缝和变形都不能超过设计和规范的要求。混凝土结构可靠度是指建筑在正常的设计、施工和使用条件下能够实现建筑的预定功能，混凝土结构的设计要满足经济合理、质量可靠、技术先进和安全适用的要求。
二、高层建筑混凝土结构施工优化设计的基本方法
1、准确的把握和理解设计规范。高层建筑混凝土结构设计优化的方法一般包括性能、拓扑和尺寸优化，结构优化设计要从初步的设计阶段开始，聘请技术人员和专家进行全程的设计指导，对施工过程进行控制，确保设计方案的经济合理。设计的过程中需要对构件截面尺寸、参数取值以及混凝土强度等级进行设计。设计人员需要掌握设计规范，注意设计规范和混凝土结构设计参数取值的匹配性，控制材料强度，确定配筋量和承台高度，进行抗震墙设计。
2、结构计算方法优化。混凝土结构优化设计包括了尺寸优化、性能优化和拓扑优化，尺寸优化是结构优化的关键，设计者要重点加强工程结构计算分析方法的优化。传统的混凝土结构设计都是凭经验确定构件的截面尺寸和结构体系，并在分析计算的基础上进行校核计算，设计方法比较被动。优化设计方法要首先确定结构型式、剪力墙布置和柱网尺寸，在分析和调整的基础上确定最合理的混凝土强度等级、构件截面尺寸、配筋量以及钢筋的强度等级。设计者在进行配筋计算的时候，要在经济比较的基础上选择合理的截面尺寸和构件布置形式。
3、设计参数取值优化。只有提高设计参数取值的精确性，混凝土结构优化效果才能实现，设计者在进行建筑荷载计算时，要对建筑高度、长度以及墙体开动影响进行整体的考虑，墙体高度不包括钢筋混凝土梁板的高度，墙体混凝土长度也不包括墙柱长度和洞口面积。此外，设计者要合理确定场地类别、抗震消防烈度、风载体型系数，在综合各项数据的基础上进行不同的计算和组合，确定最终的荷载分项系数。
4、高层建筑混凝土结构优化设计中应注意的问题。首先，概念设计。概念设计是在分析建筑性能的基础上进行有组织的、有层次的和有目的的设计活动，混凝土结构设计人员要运用概念设计的方法，在满足建筑性能的基础上实现结构横向和竖向布置的规则、简单和均匀，合理分布承载力和刚度，避免应力集中和结构的塑性变形集中，提高设计方案的合理性。其次，设计者要重点进行延性设计和内力重分布设计。延性结构可以使截面形成塑性铰，塑性铰可以吸收和消散地震能量，提高抗震效果。设计人员可以使用弯矩调幅法来计算结构的内力重分布，弯矩调幅系数一般是0.8。此外，设计者在进行地震力计算时可以采用振型分解反应谱法，通过振型正交性和振型分解来进行解耦，计算振型的效应和地震作用，使用平方或者是开方的办法来组合振型作用，确定建筑结构的总作用效应，提高结构数据计算的准确性和合理性，在优化混凝土结构设计方案的基础上提高建筑的抗震性和整体承载力，实现建筑的整体功能。
三、高层建筑混凝土结构优化的具体策略
1、结构材料的选用。高层建筑混凝土结构的主要材料是钢筋和混凝土，设计者要在优化结构设计的基础上规定建筑材料的型号和规格，尽量选用性价比比较高的材料。首先，钢筋选用，常用的钢筋型号包括HRB400、HRB335和HRB235，性价比较高的钢筋是HRB400，设计者可以优先选用HRB400进行方案设计。HRB400可以最大限度的节约用钢量。其次，混凝土选用。不同等级的混凝土价格是不同的，混凝土强度在很大程度上影响着剪力墙轴压比，但是对结构梁的影响不大，设计者要在综合考虑混凝土强度和配筋率之间关系的基础上选择合适强度等级的混凝土。在实际施工的过程中，梁板应该选用C25～C30，按照轴压比控制柱混凝土强度和剪力墙强度，建筑外墙以及结构柱的混凝土强度是不同的。下图是混凝土结构示意图。
2、高强度钢筋和混凝土的使用。高层建筑混凝土结构优化设计的核心是在保证建筑使用功能的基础上最大限度的降低工程造价，建筑的造价包括了基础施工费用和材料费用，钢筋用量以及建筑构件截面尺寸影响着工程总造价，合理使用高强度的钢筋以及混凝土，优化构件的截面尺寸，降低工程的造价和难度。地震区的高层建筑要合理确定建筑的自重，在降低用钢量的基础上最大限度减轻结构地震荷载，降低工程整体造价。
3、提高建筑结构设计的均匀性。设计者在进行结构优化设计的同时，要力求结构的简单有型，控制结构的突出部分长度和平面长度，建筑的竖向体型应该均匀、规则，结构侧向的刚度应该是下大上小，注意结构以及受力的均匀变化，避免使用不规则结构。均匀性的结构设计不仅可以提高建筑的适用性和美观性，还可以将墙柱截面尺寸和单位面积控制在合理的范围内，实现承载力和刚度的合理分布，降低工程总体造价，取得最大的优化设计效果。
四、结束语：
随着经济的发展和城市化建设进程的加快，城市中的人口越来越多，更多的高层建筑出现。高层建筑自身承载力较大，建筑的造价较高，设计者需要在保证建筑使用功能的基础上进行优化设计，控制墙柱截面面积，提高结构设计的均匀性。设计者要充分的掌握结构设计规范要求，在提高参数准确性的基础上提高设计方案的科学性，降低工程总体造价，提高高层建筑的经济性、适用性和安全性。参考文献：
[1]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J]. 建筑设计管理. 2010（03）
[2]张启照.建筑结构优化设计探讨[J]. 福建建材. 2010（02）
[3]徐民彦.高层建筑转换层结构的优化设计[J]. 安徽建筑. 2010（03）
[4]邱海军，倪国葳，秦春霞.浅谈高层建筑混凝土结构设计[J]. 科技创新导报. 2010（05）
关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计；策略
随着经济的发展和城市人口的急剧增加，城市高层建筑逐渐增多，高层建筑对混凝土结构施工提出了进一步的要求。高层建筑混凝土结构设计人员不仅要增强经济意识，运用技术手段进行混凝土结构设计，还要选用合适的结构材料，制定合理的结构施工方案，提高混凝土结构的稳定性，实现高层建筑混凝土结构的优化设计。
一、高层建筑混凝土结构设计的要求和原则
1、设计要求。随着城市高层建筑的增多，建筑的牢固性以及稳定性受到人们的重视，高层建筑不仅要满足建筑使用功能的要求，还要坚持成本节约的原则。高层建筑的典型特点是混凝土结构的承载力较大，需要接受竖向和横向的荷载，设计者需要对不同方向的受力情况进行充分的考虑，提高结构的整体承载力。受材料和施工质量的影响，混凝土结构很容易出现结构裂缝，影响结构的整体稳定性，设计者需要对混凝土进行技术处理，控制水泥水热化和混凝土温度，使用预拌泵送混凝土。高层建筑混凝土需要运送到高层，只有加强优化设计，进行精心的组织和施工，施工问题才能最大限度的减少。
2、基本原则。高层建筑混凝土结构优化设计的原则是在满足建筑功能要求的基础上提高结构的可靠度。建筑结构功能一般包括安全性、耐久性和适用性，结构的安全性要求混凝土结构必须能够承受整体的压力，保持结构稳定性。耐久性要求建筑能够达到设计的使用年限，而适用性是指混凝土结构的振动、裂缝和变形都不能超过设计和规范的要求。混凝土结构可靠度是指建筑在正常的设计、施工和使用条件下能够实现建筑的预定功能，混凝土结构的设计要满足经济合理、质量可靠、技术先进和安全适用的要求。
二、高层建筑混凝土结构施工优化设计的基本方法
1、准确的把握和理解设计规范。高层建筑混凝土结构设计优化的方法一般包括性能、拓扑和尺寸优化，结构优化设计要从初步的设计阶段开始，聘请技术人员和专家进行全程的设计指导，对施工过程进行控制，确保设计方案的经济合理。设计的过程中需要对构件截面尺寸、参数取值以及混凝土强度等级进行设计。设计人员需要掌握设计规范，注意设计规范和混凝土结构设计参数取值的匹配性，控制材料强度，确定配筋量和承台高度，进行抗震墙设计。
2、结构计算方法优化。混凝土结构优化设计包括了尺寸优化、性能优化和拓扑优化，尺寸优化是结构优化的关键，设计者要重点加强工程结构计算分析方法的优化。传统的混凝土结构设计都是凭经验确定构件的截面尺寸和结构体系，并在分析计算的基础上进行校核计算，设计方法比较被动。优化设计方法要首先确定结构型式、剪力墙布置和柱网尺寸，在分析和调整的基础上确定最合理的混凝土强度等级、构件截面尺寸、配筋量以及钢筋的强度等级。设计者在进行配筋计算的时候，要在经济比较的基础上选择合理的截面尺寸和构件布置形式。
3、设计参数取值优化。只有提高设计参数取值的精确性，混凝土结构优化效果才能实现，设计者在进行建筑荷载计算时，要对建筑高度、长度以及墙体开动影响进行整体的考虑，墙体高度不包括钢筋混凝土梁板的高度，墙体混凝土长度也不包括墙柱长度和洞口面积。此外，设计者要合理确定场地类别、抗震消防烈度、风载体型系数，在综合各项数据的基础上进行不同的计算和组合，确定最终的荷载分项系数。
4、高层建筑混凝土结构优化设计中应注意的问题。首先，概念设计。概念设计是在分析建筑性能的基础上进行有组织的、有层次的和有目的的设计活动，混凝土结构设计人员要运用概念设计的方法，在满足建筑性能的基础上实现结构横向和竖向布置的规则、简单和均匀，合理分布承载力和刚度，避免应力集中和结构的塑性变形集中，提高设计方案的合理性。其次，设计者要重点进行延性设计和内力重分布设计。延性结构可以使截面形成塑性铰，塑性铰可以吸收和消散地震能量，提高抗震效果。设计人员可以使用弯矩调幅法来计算结构的内力重分布，弯矩调幅系数一般是0.8。此外，设计者在进行地震力计算时可以采用振型分解反应谱法，通过振型正交性和振型分解来进行解耦，计算振型的效应和地震作用，使用平方或者是开方的办法来组合振型作用，确定建筑结构的总作用效应，提高结构数据计算的准确性和合理性，在优化混凝土结构设计方案的基础上提高建筑的抗震性和整体承载力，实现建筑的整体功能。
三、高层建筑混凝土结构优化的具体策略
1、结构材料的选用。高层建筑混凝土结构的主要材料是钢筋和混凝土，设计者要在优化结构设计的基础上规定建筑材料的型号和规格，尽量选用性价比比较高的材料。首先，钢筋选用，常用的钢筋型号包括HRB400、HRB335和HRB235，性价比较高的钢筋是HRB400，设计者可以优先选用HRB400进行方案设计。HRB400可以最大限度的节约用钢量。其次，混凝土选用。不同等级的混凝土价格是不同的，混凝土强度在很大程度上影响着剪力墙轴压比，但是对结构梁的影响不大，设计者要在综合考虑混凝土强度和配筋率之间关系的基础上选择合适强度等级的混凝土。在实际施工的过程中，梁板应该选用C25～C30，按照轴压比控制柱混凝土强度和剪力墙强度，建筑外墙以及结构柱的混凝土强度是不同的。下图是混凝土结构示意图。
2、高强度钢筋和混凝土的使用。高层建筑混凝土结构优化设计的核心是在保证建筑使用功能的基础上最大限度的降低工程造价，建筑的造价包括了基础施工费用和材料费用，钢筋用量以及建筑构件截面尺寸影响着工程总造价，合理使用高强度的钢筋以及混凝土，优化构件的截面尺寸，降低工程的造价和难度。地震区的高层建筑要合理确定建筑的自重，在降低用钢量的基础上最大限度减轻结构地震荷载，降低工程整体造价。
3、提高建筑结构设计的均匀性。设计者在进行结构优化设计的同时，要力求结构的简单有型，控制结构的突出部分长度和平面长度，建筑的竖向体型应该均匀、规则，结构侧向的刚度应该是下大上小，注意结构以及受力的均匀变化，避免使用不规则结构。均匀性的结构设计不仅可以提高建筑的适用性和美观性，还可以将墙柱截面尺寸和单位面积控制在合理的范围内，实现承载力和刚度的合理分布，降低工程总体造价，取得最大的优化设计效果。
四、结束语：
随着经济的发展和城市化建设进程的加快，城市中的人口越来越多，更多的高层建筑出现。高层建筑自身承载力较大，建筑的造价较高，设计者需要在保证建筑使用功能的基础上进行优化设计，控制墙柱截面面积，提高结构设计的均匀性。设计者要充分的掌握结构设计规范要求，在提高参数准确性的基础上提高设计方案的科学性，降低工程总体造价，提高高层建筑的经济性、适用性和安全性。参考文献：
[1]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J]. 建筑设计管理. 2010（03）
[2]张启照.建筑结构优化设计探讨[J]. 福建建材. 2010（02）
[3]徐民彦.高层建筑转换层结构的优化设计[J]. 安徽建筑. 2010（03）
[4]邱海军，倪国葳，秦春霞.浅谈高层建筑混凝土结构设计[J]. 科技创新导报. 2010（05）