解读高层混凝土结构优化设计

解读高层混凝土结构优化设计

叶建伟

浙江汉宇设计有限公司 浙江 义乌  322000

摘要：我国高层建筑事业全面发展，高层建筑混凝土在结构设计上必须完成优化。高层建筑的工艺要求较高，且在施工时必须考虑众多细节，在硬度、强度、抗压能力上，确保混凝土结构具备承载优势，发挥重要的设计价值。就目前建设目标以及影响因素进行系统分析，规划未来的设计标准。了解在设计结构中存在的问题，实现优化策略，完成混凝土结构形式的合理性以及可行性。

关键词：高层混凝土；工程结构；优化；设计分析

高层建筑是我国未来建筑领域发展方向，高层建筑可以发挥土地价值，推动城市有序建设，解决土地压力。高层建筑混凝土结构必须优化，解决以往在设计中存在的各项问题，提供高水准的结构支持，解决传统形式所导致的结构缺陷。保障混凝土最终结构设计具备高灵活性、高安全性、高精准性，在实现造价优化的基础上，提高整体建筑质量，完成施工水准的成长。且混凝土结构优化要从施工成本以及楼梯稳定性出发，实现结构的更新设计。

一、高层建筑混凝土结构优化原则

在建筑结构的设计要求上，首先要满足安全性、适用性、耐久性的要求。其次，分析结构可靠优势。

例如，安全性原则泛指混凝土建筑在设计完毕后，应在规定年限内具备可承载优势，发挥承载效果。且考虑在混凝土结构设计中出现的偶发事件以及结构的整体稳定性，避免出现倒塌。而在适用性上，混凝土结构需要满足预定的使用要求，具备极佳的力学性能。在变形、裂缝或震动等标准中，不超过规定的限度等值。而在耐久性要求上，混凝土建筑结构必须要保证有充足的耐久性，且护壁的厚度数值设置合理，不得过厚、过薄。此外，混凝土结构裂缝不得过宽，裂缝过宽会导致湿气进入，出现钢筋腐蚀[1]。

而对于结构可靠性的分析，要保证在规定时间条件下完成预定能力的数据提取比对。目前建筑结构使用年限超过设计标准后，受建筑自身特殊性影响，并非立即报废，而是应具备继续使用条件。但其混凝土结构的优化功能在后续时间会逐渐下降，在混凝土结构可靠性的概率分析中，要结合当地的地质条件，分析不可控自然灾害所产生的影响以及发生几率。采取最经济合理的手段，保证混凝土结构在设计标准内具备预期功能，且在超过使用年限后依然具备承载优势[2]。

二、高层住宅混凝土结构设计改进策略

（一）保证结构设计的合理性

确保结构设计具有合理性，例如混凝土在布置中必须满足建筑高品质的要求。结合功能指标、数据等实现结构优化，例如考虑竖向以及横向水准，确保混凝土结构有高承载力，避免局部承载力突变。此外，高层建筑在结构、概念原则的设计上，要保障混凝土结构平面均匀，具有极高的抗拉高度。在承载力以及质量分布中，避免力学性能突变。高层建筑自身在建设完毕后，会因客观原因出现较高的风荷载。在沿海地区，风力也会使高层建筑混凝土结构产生一定影响。因此，要选择风作用较小的平面形状，严格控制混凝土高宽比。考虑户型以及外观要求，在布置完毕后，还需要进一步的分析彼此建筑之间的融合性，减少不规则程度。

（二）确保混凝土结构设计具备可行性

而在混凝土结构设计中，必须具备可行性优势。例如，主要包含以下3点：

1. 要合理的选择新型技术以及高强度材料。在混凝土高层结构施工时，充分考虑材料、技术的使用，保障结构具有稳定性以及高承载力。分析受力性能，在工程设置时，对于某些结构部件可以进行集成化生产，减少人力成本，还可以缩短已知的工期，节约工程资金[3]。
2. 高层住宅结构设计时，还需要在控制施工成本的基础上，关注施工材料。了解施工材料的使用准则，并分析施工材料自身的强度。在优化混凝土建筑设计的同时，能够发觉并改进目前混凝土设计的缺陷。结合各地区的实际情况，做到因地制宜原则。在建筑高度较大地区，高层建筑设置可以考虑高强度混凝土以及高强度钢筋材料，达到材料的高利率，使材料能够发挥最大的力学性能，以响应我国“绿色建筑”的号召。考虑施工的便捷性以及可行性，确保建筑项目能够完成精准施工[4]。
3. 结构图精细化处理。为了实现高层建筑项目的结构经济优势，必须将设计理念贯穿至整个设计环节。且高层建筑在不同高度范围内，二者的受力性能均不同。因此，要考虑绘制实际预期水准。对较小的非重要部件，应按照严格范围最小要求实现配置。

（三）考虑钢筋、结构平面的设计标准

在此情况下，考虑钢筋结构的平面设计标准。例如，在钢筋力学承载性能的分析上，要就建筑的总造价实现考虑。就材料、施工费用环节出发，了解高层建筑混凝土结构的优化比例以及优化后对于工程成本的节约优势。考虑高层建筑的地基，高层建筑通常位于深厚、软弱地基，因此荷载力较大。可以使用高强度的钢筋优化混凝土的截面尺寸，减轻高层建筑的自重。此外，要考虑某些地区的高层建筑。如地震频发地区，高层建筑必须要利用自重减少结构所出现的荷载力，有效保障结构的安全性。使用高强度钢筋，考虑墙柱的构件尺寸，减轻出现的潜在隐患。而高层建筑属独立结构单元，因此在结构平面的选择中，突出程度不宜过大，且整体必须保证均匀、合理，避免出现外调。在倾向刚度上，要逐渐适应变化。且绝大部分的工程在结构平面以及布置原则上，各类指标的校验都要满足设计要求。考虑墙柱截面尺寸，且单位面积结构设计人员要在进入方案阶段，积极介入，运用已有的专业知识，提出改进建议。满足美观实用性的条件下，确保结构图的平面设计标准，以避免出现局部削弱，产生应力或塑形变化。在剪力墙的平面布置中，要注意以下几点：

1. 结构平面的布置。剪力墙周边需要匀称、合理的设置比例，且在建筑间的平面变化以及荷载力较大部分，布置剪力墙需要避免间距过大。
2. 剪力墙结构设计应按照主轴方向以及其他方向完成双向放置，避免单向剪力墙的结构布置形式[5]。
3. 剪力墙在设计中，应采用因地制宜原则。例如，避免在工程施工时单一化的采用短支剪力墙，根据工程的实际情况制定针对性的优化建议。

结束语：

综上所述，高层建筑混凝土结构优化设计要从多方面入手，了解在设计中的力学优势。开展对于建筑结构的更新，合理的降低施工成本。建筑业要对此进行强化设计，增加建筑的舒适指数，才能够保证我国建筑领域全面发展。高层建筑在设计时，混凝土结构的力学性能必须利用科学的指标完成设置，达到安全性、经济性、适用性的原则。因此，本文在研究时，首先分析混凝土结构的优化原则。从安全性原则、结构性原则出发，确保混凝土结构有高可靠性。随后，提出改进策略。改进策略包含结构设计合理性以及结构设计可行性、钢筋结构平面的设计标准性。对混凝土结构可行性分析，从技术材料、结构标准出发，规划全新的施工模式。而在后续钢筋结构平面的设计标准，从剪力墙、钢筋尺寸环节出发，减少高层混凝土结构荷载力不均衡问题，使高层结构混凝土优化能够达到标准。

【参考文献】

[1]王晨. 高层混凝土结构优化设计方法探究[J]. 科技与创新,2022,(13):13-16.

[2]孙霄,刘茂野. 高层建筑混凝土结构优化设计的探讨[J]. 四川水泥,2022,(03):126-127+130.

[3]杨元秀. 高层钢筋混凝土结构设计优化研究[J]. 中国科技信息,2021,(07):66-67.

[4]郑鹏. 高层混凝土结构优化设计方法探究[J]. 城市建筑,2020,17(29):92-93.

[5]马丽. 高层建筑混凝土结构优化设计分析[J]. 中国住宅设施,2020,(06):55+60.

[6]孙远飞. 超高层混凝土异形剪力墙结构液压爬模体系优化研究[D].华南理工大学,2020.

[7]王儒军. 浅谈建筑工程中高层钢筋混凝土结构的优化设计[J]. 四川水泥,2020,(06):306.