浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计

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1、浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计：建筑结构的功能要求建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维修条件下的功能要求有安全性、适用性、耐久性。结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。结构可靠度的分析就是要合理地确定结构的可靠度水平，使结构设计符合技术先进、经济合理、安全适用和确保质量的要求。进行建筑结构设计的基本目的就是要采取最经济的手段，使结构在设计基准期内，具有各种预期的功能。高层建筑混凝土结构的优化设计可以从诸多方面入手，更加合理，有效地节约

2、成本。　　关键词：高层建筑混凝土结构优化设计　　　　高层建筑在当下的城市建设中越来越普遍，而作在高层建筑的施工过程中，混凝土的应用已经成为主流。高层建筑混凝土结构的设计也就显得尤为重要，不管是安全性、实用性还是耐久性方面，高层建筑的混凝土结构设计都需要精益求精，在保证设计原则的基础上找出一个最为合适合理的方法。　　要根据结构的内力重分布和延性设计延性结构容许构件的某些截面有一定的转动能力，形成塑性铰，产生塑性内力重分布。地震力的计算以及注重概念设计，在建筑方案阶段就应积极介入，运用自己的专业知识提出建

3、议，在满足美观、适用的前提下，尽可能使建筑结构的平面布置和竖向布置简单、规则和均匀。把这三方面为切入口，方能对症下药，在此问题上进行优化设计。　　一、混凝土结构设计的基本原则　　1.建筑结构的功能要求建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维修条件下的功能要求，有下列三个：①安全性。建筑结构在其设计使用年限内应能够承受可能出现的各种作用。且在设计规定的偶然事件发生时及发生后，结构应能保持必需的整体稳定性，不致倒塌。②适用性。建筑结构在其设计使用年限内应能满足预定的使用要求，有良好的工作性能，其变形

4、、裂缝或振动等性能均不超过规定的限度等。③耐久性。建筑结构在其设计使用年限内应有足够的耐久性。例如保护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起钢筋锈蚀等。　　2.结构可靠度结构可靠性是指结构在规定的时间内（即设计基准期），在规定的条件下（结构正常的设计、施工、使用和维修条件），完成预定功能（如承载力、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性和动力性能等）的能力。需要说明的是，当建筑结构的使用年限到达或超过　　设计基准使用期后，并不意味该结构立即报废不能使用了，而是说它的可靠性水平从此要逐渐降低了，在做结构鉴定及必要加固

5、后，仍可继续使用。　　结构可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。结构可靠度的分析就是要合理地确定结构的可靠度水平，使结构设计符合技术先进、经济合理、安全适用和确保质量的要求。　　简而言之，进行建筑结构设计的基本目的就是要采取最经济的手段，使结构在设计基准期内，具有各种预期的功能。　　二、混凝土结构优化中应注意的问题　　1.结构的内力重分布和延性设计延性结构容许构件的某些截面有一定的转动能力，形成塑性铰，产生塑性内力重分布。通过塑性铰区域的

6、变形，能有效的吸收和耗散地震能量，有利于抗震。采用梁型侧移机构，塑性铰首先出现在梁中，当部分以至全部梁端出现塑性铰时结构仍能继续承受外荷载，当全部梁端及柱子的底部均出现塑性铰时结构才破坏。超静定结构内力重分布的计算方法采用弯矩调幅法，按规范应采用弯矩调幅系数取0.8。　　2.地震力的计算采用振型分解反应谱法计算地震力，应用振型分解和振型正交性的原理将质点体系的运动微分方程组进行解耦，分别求出每一振型的地震作用和相应的作用效应，然后再用平方和开方的方法将各振型的作用效应进行组合以获得总作用效应。　　3.

7、概念设计结构设计人员一定要注重概念设计，在建筑方案阶段就应积极介入，运用自己的专业知识提出建议，在满足美观、适用的前提下，尽可能使建筑结构的平面布置和竖向布置简单、规则和均匀。这样一来，结构体系就会具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。只有这样，到扩初设计和施工图设计阶段的截面尺寸优化才会有实质性的意义。　　三、高层建筑中混凝土结构优化的具体方法　　1.高强砼和高强钢筋的合理使用建筑的总造价包括上部结构的材料、基础及施工等费用，构件的截面尺寸和

8、用钢量对造价的影响很大，设计中合理使用高强钢筋（如梁、板筋采用三级钢）可有效降低用钢量，节约成本。如果高层建筑位于深厚软弱地基上，由于作用于地基上的荷载很大，合理使用高强砼和高强钢筋优化构件截面尺寸，减轻结构自重，将会降低基础施工的难度和造价，取得显著的经济效果。　　同时，对于地震区的高楼，地震作用的大小几乎与建筑自重成正比，减轻自重能够减小结构的地震荷载，有利于提高结构的安全度。在设计中合理的使用高强砼和高强钢筋，能快速、有效的减少墙、柱、梁、板等构件