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高层建筑中混凝土结构的优化

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年6期3月下作者：谢勇

[导读] 对于高层建筑来说，混凝土结构设计会严重影响建筑质量，因此设计人员一定要掌握设计的原则，以具体的设计原则以及设计要求为出发点，以增强建筑稳定性为目标，从各个方面实现混凝土结构的优化设计，从而延长建筑物的使用年限。

身份证号码： 3729221989092**78 谢勇

摘要：对于高层建筑来说，混凝土结构设计会严重影响建筑质量，因此设计人员一定要掌握设计的原则，以具体的设计原则以及设计要求为出发点，以增强建筑稳定性为目标，从各个方面实现混凝土结构的优化设计，从而延长建筑物的使用年限。
关键词：高层建筑；混凝土；结构优化
        社会不断进步的同时，人们的生活质量和生活水平在不断地提高，城市化进程也开始加快，从而导致建筑行业的迅速发展。大众对建筑的要求越来越高，尤其是高层建筑。混凝土是建筑的主要材料，本文就高层建筑中混凝土结构的优化设计做出简要的探讨。
        一、混凝土建筑结构设计优化的重要性
        现阶段，我们国家的经济发展速度很快，居民的居住、生活环境逐渐优化。设计人员需要不断的对建筑结构进行优化，使得建筑物既满足安全、耐久、适用、经济，又满足感官视觉要求。混凝土结构设计的优化是以实际为主，依据建筑物的基本情况，以经济为前提进行优化设计，其最主要的内容就是充分的利用基础结构、方案以及围护结构等环节，建立起最符合要求的模型，最后需要科学的计算结构中的各种参数，确立出建筑工程的最终方案。混凝土结构的优化设计具有十分重要的意义，首先，可以极大的提高建筑物的经济性能，对建筑结构进行优化能够节约成本、节省混凝土等材料，对抗震方面也有改善，可以减少建筑结构内外层不必要的修饰，还可以提高结构的受力能力。其次，混凝土结构的优化设计也极大的减少了一项工程的造价。
        二、高层建筑中混凝土结构的设计方法
        1、对剪力墙平面结构进行合理设计
        在对剪力墙平面结构进行设计时，要注意剪力墙平面结构布局对高层整体建筑结构承载力均匀程度产生的影响，因此，设计人员在优化设计时要注意以下两个方面，一是要明确设计的依据是高层建筑的基本结构功能，所以，要在最大程度上实现剪力墙的集中化和均匀化设计。二是，以建筑的主轴方向为基准，实现剪力墙的双向布置，同时减少一些短肢剪力墙的使用。
        2、对单元结构的布局设计进行完善
        对各个单元结构进行独立的设计，是高层建筑的结构设计中最主要的内容，单元结构设计一般较多的应用于建筑结构比较简单、规则的平面设计，在设计的过程中，设计人员对平面结构中的整体长度、突出部分的长度要进行有效的控制，使其长度在适当的范围内[2]。同时确保各个部分均匀分布承载力和结构强度。通常情况下，均匀规则的设计经常被采用在竖向结构设计中，这使建筑外观与内部结构之间的问题可以得到有效的控制。
        3、对混凝土以及钢筋使用进行优化
        钢筋以及混凝土是高层建筑最主要的施工原料，在具体的设计中，设计人员要以保障高层建筑的质量为前提，做好优化高强度的混凝土和钢筋的使用工作，减少钢筋和混凝土的使用量，从而实现对资源有效的配置，并且使资源配置的效率得到提高。
        4、优化结构计算方法
        一个建筑物结构优化最关键的是计算分析方法。通常情况下，是先选择优化结构体系，其中，主要是优化结构型式、剪力墙的排布和柱网尺寸等；随后是优化结构中的一些构件，在已经确定好的结构下，确定出最为合理的构件，包括构件的尺寸、混凝土的等级、钢筋的等级以及钢筋的用量等。
        三、高层建筑的混凝土结构设计优化的措施
        1、耐久性
        设计人员在对高层建筑混凝土结构进行优化设计时，要尽最大的可能提高结构的耐久性，一方面可以延长建筑物的使用年限，另一方面，可以让建筑在遭受各种灾害之后，各项结构性能都能够很好的继续维持。

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        （1）选择质量过关的混凝土材料
        设计人员选择有质量保障的混凝土材料，同时保障混凝土的基本性能，在选择混凝土材料时，要充分考虑建筑结构的稳定性、抗裂性能以及抗侵入性等几个方面，严格控制混凝土材料的质量，尽量选择坚固、洁净的骨料。选择水泥时，要全面的考虑水泥的含碱量，选择那些含碱量低并且水化热反应低的水泥，减少使用硅酸盐水泥，严格控制用水量，同时可以在混凝土材料中适当的加入矿物掺合料。
        （2）优化建筑结构设计
        在高层建筑中的混凝土结构物，一般情况下会包含很多个构件，每一个构件所处的环境千差万别，这就导致不同的构建有不同的耐久性以及使用寿命。设计人员在设计时，要以实际的使用环境为依据，明确不同构件所处的不同环境，做到心中有数。比如在设计屋面以及阳台时，这些部位的梁柱构件会长期受到阳光灼晒以及雨水浸泡，其使用寿命以及耐久性会大大降低，考虑到要经常更换这些部件，设计人员一定对这些部件维修和更换的时间进行恰当的设定。
        （3）结构构造设计要合理
        设计人员要观察建筑周边环境的特点，结合建筑物的使用年限以及具体的侵蚀情况，对建筑物设计混凝土保护层，混凝土保护层一般为45毫米。有了混凝土保护层的保护，高层建筑的混凝土、钢筋的腐蚀程度可以得到有效的控制，同时还能提高建筑物的整体稳定性。在高侵蚀度的环境中，还要加强注意混凝土墙板的通风效果，合理设计配筋间距，这样可以在很大程度上减少发生钢筋锈蚀、保护层剥离等状况。
        2、结构安全性
        高层建筑居住用户比较多，一旦发生危险，比如火灾等，不容易逃避，同时实施救治时也会出现很大的困难，其造成的危害远远高出普通建筑，因此，设计人员在设计时，一定要注意加强混凝土结构的安全性。只有这样，当灾难发生的时候，才能将灾难造成的损失降到最低。
        （1）设计人员不但要保证建筑的各项功能和质量，同时还要对结构自身的抗震性能以及各种外部人为因素可能对建筑本身造成的结构破坏进行充分全面的考虑。设计人员要有意识的提升高层建筑结构的抗震等级，除此之外，还要从建筑的整体出发，加强结构设计的稳定性与牢固性。这时可以选用现浇的钢筋混凝土的结构，但是要注意，装配式的混凝土结构以及砖砌体承重在高层公用属性较高的建筑中不宜使用[3]。
        （2）设计人员不仅要在建筑设计过程中考虑建筑的荷载变化情况，同时建筑投入应用后还要对其进行全面的考虑。为了在最大限度上将高层建筑的自身重量减少到最低，要将建筑结构的荷载标准与建筑材料的最大承载力进行相关的计算，这样才能保障来高层建筑的结构安全性。
        3、重视概念设计
        结构体系是建筑工程项目的关键因素，而通过概念设计的方式对结构体系进行完善的关键在于如何提升各项要素的契合度，既要确保各项要素有机结合，又要发挥出一加一大于二的效果。在构建结构体系的过程中，需要充分尊重基本的物理学原理，且通过合理的结构措施手段应用来提高各个关键结构部位的牢固性和使用寿命。同时，设计人员需要关注外部因素对建筑混凝土结构质量及寿命的影响。尽管概念设计对于建筑物的优化效果较为明显，尤其是在提高建筑外观的美观性方面，但混凝土结构设计的本质依然为保证建筑物稳定性为基础，若建筑物的稳定性不足，则不仅会面临较大的安全隐患，更会降低建筑自身的实用价值。因此，设计人员需要应用具有稳定性特征的结构措施，并通过由点及面的方式，来促使建筑整体的承载力提升。
        结束语
        城市化进程的加快给城市带来了全新的面貌，各种建筑拔地而起，建筑的外型和使用功能也更加的多样化。随着生活水平的提高，高层建筑的质量已经引起广大人民群众的关注。混凝土是建筑的主要材料，要保障高层建筑的质量和安全，就要做好高中层建筑中混凝土结构的优化设计。
参考文献：
[1]苏永平.高层建筑中混凝土结构的优化设计研究[J].山西建筑，2019，09：24-26.
[2]姜文成.高层建筑中混凝土结构的优化设计研究[J].科技与企业，2019，23：236.
[3]张锋.钢筋混凝土高层结构设计的常见问题与处理[J].低碳世界， 2019，9 （5）：200-201.
[4]龚立琼，吕潜.浅谈高层建筑混凝土结构优化设计[J].建材与装饰，2018（38）：88-89.身份证号码： 372922198909248278