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摘要：本文从工程实例入手，分析了高层钢筋混凝土建筑结构应用优势与应用劣势，阐述了民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化原则，总结了民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化举例，仅供参考。
关键词：民用高层；钢筋混凝土；建筑结构；设计优化
1 工程概括
我国现阶段随着城市建设规模不断扩大，民用高层钢筋混凝土建筑建设数量在不断增加，该建筑形式已成为我国目前建筑工程建设的主要内容。在民用高层钢筋混凝土建筑结构设计实施阶段，对其结构设计进行优化有十分重要的意义。在工程设计过程中，除了保障设计方案符合规定要求，还需要在维护建筑安全基础上，强化造价成本管控。
以某高层住宅楼项目为例，总建筑面积为285684.06㎡，高度为91.4m。总计29层，地上27层，剩下2层为停车场，本住宅楼选择的是剪力墙结构。
2 高层钢筋混凝土建筑结构应用优势与应用劣势
在该建筑结构设计中，设计体系选型及其重要，影响着建筑结构及建筑造价。我国现代高层钢筋混凝土建筑结构，多为框架-剪力墙、剪力墙结构。
由于本项目属于高层住宅建筑，应用的是剪力墙的结构形式，如下图1所示。这类结构在高层住宅中得到了普遍应用。在实际应用中，剪力墙结构满足住宅墙体多、面积不大的特点，而且结构本身的适应性较强。但需要注意的是，这类结构形式常常无法应用在公共建筑中。
图1 建筑剪力墙结构
剪力墙结构的在实际应用中，不仅具备应用优势，同样也具备应用劣势。
应用优势：①承重墙与分隔墙能够连成整体；②经济性较强；③侧移较小；④可应用在高层住宅、宾馆等；⑤用户可依据需求进行灵活布置；⑥简洁、宽敞；⑦可吸收更多是抗震能量；⑧安全性高。
应用劣势：①配筋率高；②虽然结构布置灵活，但其延性受结构布置形式影响较大；③抗侧移刚度较大，在某些情况下可引发强烈的地震反应。
3 民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化原则
通过对民用高层钢筋混凝土建筑结构优势与劣势的分析，在其结构设计方案阶段，需要根据项目特点做好相应的方案优化工作。本项目从原方案设计计算与分析出发，选择更合理的结构设计方案，减小结构位移角，增加优化空间，对比两种设计方案的优劣。
在设计过程中，遵循以下几点：①合理控制建筑造价，以获取更大的经济效益；②确保结构的稳定性，保障建筑安全；③强化特殊部位的处理，保障刚度结构；④可允许减小结构主体构件尺寸，但要经过审核之后才可执行。
4 民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化举例
4.1 优化方案
首先，合理调整尺寸，通过对比设计方案，分析数据。参照JGJ3-2010标准，可将构件控制在合理范围内。
其次，优化剪力墙结构，创新布置形式。优化原设计方案内的剪力墙结构及布置形式，调整各个部位的剪力墙，优化X、Y方向的抗侧刚度。
具体优化方案：将建筑内部的“一”字型剪力墙，转换成“T”型、“L”型剪力墙。就中间部位的剪力墙，由于长度较长，为避免资源浪费，可将其调整为带翼缘剪力墙。
4.2 优化结果
根据优化结果，将其与原设计的振型周期、楼层最大剪力、最大楼层位移、最大楼层位移角的数据进行对比，详见下表1。
表1 结构优化设计前后振型周期、位移及位移角对比
依照上表中位移数据，通过深入分析，发现原设计方案过于保守，与规定值的差异较大。通过优化方案，可降低结构的抗侧刚度。最大楼层位移从原设计的地震X向49.00、地震Y向53.50，风荷载X向28.82、风荷载Y向46.87，优化到地震X向59.13、地震Y向54.98，风荷载X向34.20、风荷载Y向49.62。最大层间位移从原本的地震X向1/1457、地震Y向1/2586，风荷载X向1/1613、风荷载Y向1/1198，优化到地震X向1/1386、地震Y向1/2167，风荷载X向1/1520、风荷载Y向1/1662。基于数据分析能够得知，在保障建筑结构安全的基础上，通过优化本建筑结构设计，能够改善本项目结构的经济性。
经过优化设计之后，本建筑楼层剪力墙的X、Y地震作用也有所下降，使用周期增加，结构延性得到提高，可增加地震作用的抵抗能力，优化应用效果显著。
5 结束语
综上所述，高层建筑在其结构方案设计阶段，要加强建筑设计方案的合理性，保证结构安全，提高建筑抗震性能，这些是优化设计工作必须要遵循的设计原则。由于该工作本身比较复杂，且涉及环节较多，需要合理处理构件与结构整体性关系，保障结构的承载能力，提高建筑抗震性能，合理处置结构安全性与建造成本的关系。
参考文献：
[1]石磊.浅议民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化[J].低碳世界，2017，（25）：148-149.
[2]石辉轩.民用高层钢筋混凝土建筑结构的设计优化[J].建筑工程技术与设计，2016，（24）：110-110.
论文作者:赵永利
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第29期
论文发表时间:2019/8/27
标签：结构论文; 钢筋混凝土论文; 建筑结构论文; 建筑论文; 高层论文; 荷载论文; 剪力墙论文; 《建筑细部》2018年第29期论文;