高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

沙毅

（廣州南方建筑設(shè)計(jì)研究院 廣東廣州 510000）

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)于高層建筑的質(zhì)量和性能也有更高的要求，在這樣的情況下，需要著重針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，使結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的核心價(jià)值得到充分的體現(xiàn)，以此滿足社會(huì)對(duì)于高品質(zhì)設(shè)計(jì)的內(nèi)在需求。針對(duì)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，所涉及的內(nèi)容主要包括以下幾方面：

1 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則

1.1 從根本上有效滿足高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的功能要求

在針對(duì)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分確保相應(yīng)的功能要求得到充分的滿足，這是基本原則。對(duì)功能的要求，主要體現(xiàn)在以下方面：

首先，充分確保整體結(jié)構(gòu)的安全性，這在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中是必須著重考慮的首要問(wèn)題，要確保在全生命周期內(nèi)可以有效抵抗各種外來(lái)因素的影響和干擾，與此同時(shí)，在偶然因素出現(xiàn)的時(shí)候以及結(jié)束后，確保整體混凝土結(jié)構(gòu)更安全穩(wěn)定，可以經(jīng)受外力的影響而始終保持應(yīng)有的性能和質(zhì)量。其次，要確保高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的適用性全面增強(qiáng)，使整體結(jié)構(gòu)在既定的全生命周期內(nèi)充分滿足使用性要求，經(jīng)過(guò)時(shí)間的積累，整體結(jié)構(gòu)的變形程度、墻體裂縫等相關(guān)性能都可以保持在優(yōu)良的狀態(tài)，具備應(yīng)有的安全性和穩(wěn)定性，不會(huì)超過(guò)限定標(biāo)準(zhǔn)[1]。最后，要以充分確?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性顯著增強(qiáng)為基準(zhǔn)，使整體結(jié)構(gòu)在既定的范圍內(nèi)不會(huì)削弱其耐久性，符合相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從根本上有效規(guī)避結(jié)構(gòu)因?yàn)橥饨缫蛩氐挠绊懚霈F(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題等等。

1.2 從根本上有效提升高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性主要指的是，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)能夠在標(biāo)準(zhǔn)的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，充分呈現(xiàn)出應(yīng)該具備的預(yù)定功能和相關(guān)性能，該可靠性體現(xiàn)在高層建筑在具體年限范圍內(nèi)滿足相對(duì)應(yīng)的使用需求，通過(guò)相對(duì)應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行加固處理和翻新，仍然可以使此類(lèi)高層建筑有效應(yīng)用并呈現(xiàn)出應(yīng)有的價(jià)值[2]。

2 結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

2.1 結(jié)合實(shí)際情況更有針對(duì)性的設(shè)計(jì)原材料選用方案

在高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)中，所涉及的原材料質(zhì)量對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量都有著至關(guān)重要的直接影響，是最為關(guān)鍵的因素之一。通常情況下，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)所涉及的原材料主要包括混凝土和鋼筋，其中鋼筋用量多少和鋼筋質(zhì)量如何，對(duì)于整體工程造價(jià)有著關(guān)鍵性的影響，針對(duì)這樣的情況，為了使工程造價(jià)有效降低，往往對(duì)于鋼筋的用量盡可能減少，在這樣的情況下，為了使整體結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，質(zhì)量顯著提升，就要盡可能選用高強(qiáng)度的鋼筋，以此作為優(yōu)先考慮的材料。在高層建筑項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，因?yàn)榫唧w的需求和土地資源缺乏的問(wèn)題，往往需要在軟土地基上進(jìn)行工程建設(shè)，在這樣的情況下，就會(huì)使工程造價(jià)進(jìn)一步提升，也會(huì)帶來(lái)極大的施工難度。所以為了使造價(jià)減少，降低施工難度，往往要切實(shí)有效的減輕建筑對(duì)于地基產(chǎn)生的荷載，在優(yōu)先選用高強(qiáng)度鋼筋的同時(shí)，要在最大程度上選用高強(qiáng)度的混凝土。與此同時(shí)，要充分確保鋼筋混凝土構(gòu)件的界面尺寸能夠得到及時(shí)有效的優(yōu)化，在實(shí)踐的過(guò)程中科學(xué)合理的應(yīng)用。從實(shí)踐中可以看出，地震對(duì)于高層建筑所造成的危害，往往取決于建筑物自重的大小，所以要盡可能有效降低建筑物的自重，這樣才能切實(shí)有效的起到減震效果，使建筑本身的安全性得到顯著提升[3]。針對(duì)這樣的情況，在設(shè)計(jì)高強(qiáng)度混凝土和高強(qiáng)度鋼筋的時(shí)候，必須根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有效操作，在更大程度上有效減少各構(gòu)件截面尺寸，使鋼筋用量進(jìn)一步減少，降低建筑物的重量，以此在減少工程造價(jià)的同時(shí)，使建筑物的安全性得到顯著提升[4]。

2.2 合理設(shè)計(jì)獨(dú)立單元結(jié)構(gòu)，注重結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)

在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果整體的混凝土結(jié)構(gòu)是獨(dú)立的單元結(jié)構(gòu)，要充分確保各個(gè)部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，要著重針對(duì)整體平面結(jié)構(gòu)的性狀進(jìn)行切實(shí)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分確保其簡(jiǎn)單規(guī)則、長(zhǎng)度適中、凹凸部分大小適中，與此同時(shí)要保持豎向體型均勻規(guī)則、外挑內(nèi)收適中。在實(shí)際的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以此為基礎(chǔ)，確保相關(guān)的結(jié)構(gòu)部分剛度和承載力呈現(xiàn)出均勻分布的狀態(tài)，從根本上有效規(guī)避用豎向布置且不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，要盡可能有效應(yīng)用側(cè)向力上小下大、變化均勻的剛度結(jié)構(gòu)[5]。除此之外，在整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要確保其適用性和美觀性，在充分滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求的同時(shí)，著重做好結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，并且在整體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要把概念設(shè)計(jì)當(dāng)做基礎(chǔ)，以充分確保其實(shí)用和美觀的建筑結(jié)構(gòu)為原則，使平面和豎向布局具備更為顯著的均勻性，簡(jiǎn)潔性，有顯著的規(guī)則，這樣才能充分確保相關(guān)結(jié)構(gòu)部分承載力剛度分布更加科學(xué)合理，更勻稱，體現(xiàn)更加良好的性能和質(zhì)量。

2.3 對(duì)于剪力墻平面布置進(jìn)行切實(shí)有效的優(yōu)化

剪力墻平面布置設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，是其中至關(guān)重要的部分，針對(duì)具體的優(yōu)化措施而言，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①布置剪力墻的過(guò)程中要有效貫徹落實(shí)順周邊均勻且集中布置且維持原有建筑的功能的布置原則，對(duì)于建筑剪力墻而言，要盡可能有效布置在電梯間、樓梯間處和恒載大、平面形狀變化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大的部位；②針對(duì)剪力墻的墻肢截面來(lái)說(shuō)要貫徹落實(shí)簡(jiǎn)單規(guī)則的基本原則，而且要充分控制好剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，使其具備適合的剛度；③從根本上有效規(guī)避過(guò)多的短肢剪力墻問(wèn)題出現(xiàn)，特別是針對(duì)全部是短肢剪力墻的問(wèn)題要充分避免[6]。

2.4 對(duì)于高程建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行切實(shí)有效的優(yōu)化

在針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分確?；炷镣搀w的承載力和延性有顯著的增強(qiáng)。高程建筑混凝土結(jié)構(gòu)因?yàn)榭拐鸬男枨?，不同高度的建筑物所涉及的型鋼柱的設(shè)置位置與設(shè)置方法有很大的差異，在具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，要通過(guò)剛性連接外圍框架平面內(nèi)柱與梁的方法，使外圍的框架剛度和水平承載力得到顯著提升。針對(duì)具體的措施而言，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：①有效設(shè)置外伸桁架加強(qiáng)層；②可以有針對(duì)性的應(yīng)用分段拼裝外伸桁架與筒體剪力墻的剛接法；③要均勻的分布貫通性的剛接桁架與抗側(cè)力墻體，這樣可以使樓層因?yàn)槭艿剿搅Φ挠绊懗霈F(xiàn)偏移的問(wèn)題得到充分規(guī)避。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)上文的分析和探討，我們能夠充分看出，在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善有著至關(guān)重要的作用。在實(shí)踐的過(guò)程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要充分把握客戶的具體需求，從實(shí)際出發(fā)，通過(guò)不斷的實(shí)踐和積累，提升自身的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，從根本上有效做好高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，使設(shè)計(jì)效果得到充分的優(yōu)化，進(jìn)一步提升整體結(jié)構(gòu)的安全性、牢固性，以此使高層建筑呈現(xiàn)出應(yīng)有的效益。