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摘要： 城镇化进程不断加快，土地资源越来越珍贵，高层建筑也越来越多，高层建筑建造过程中对结构设计要求更高，高层建筑不同于低层建筑，其结构强度、结构稳定性都有可能影响后期建筑安全，本文对高层建筑混凝土结构设计的优化进行分析。
关键词： 高层建筑;混凝土结构;优化设计
1.高层建筑混凝土结构设计的意义和基本原则
1.1高层建筑混凝土结构优化设计的意义
高层建筑的结构设计需要考虑的影响因素相对较多，传统设计中往往由于技术手段落后，计算和测量精度不高，导致某些环节注意不到，或出现遗漏等情况，为建筑的后期使用埋下安全隐患。而混凝土结构优化设计则可以为高层建筑的结构设计提供安全保障，规范设计标准，科学设计，避免传统设计的弊端，优化结构合理性和安全性[1]。
1.2高层建筑混凝土结构优化设计的基本原则
（1）安全性;高层建筑的人群居住密度通常比一般建筑要高，因此在发生自然灾害时如果不能有效地抵抗自然灾害，造成的损失、社会影响以及危害程度都要远远高于一般建筑，因此，在设计高层建筑的混凝土结构时一定要将安全二字放在首位。所以，在项目初期进行混凝土结构设计时，也要将安全性设计作为设计根本，以混凝土结构安全标准指导，设计中不仅要注重结构性能，还要能够抵御外部的破坏，最常见的就是地震带来的损害，设计工作一定要遵循抗震要求，提高建筑体的抗震性能。
（2）适用性;高层建筑的混凝土结构设计在考虑安全性之后，需要考虑结构的适用性，根据建筑使用用途和功能，进行合理设计和分析，对结构内部的设计应更科学合理，对内部空间规划进行合理设计，结合建筑自身特点，实现优良设计。
（3）可靠性;高层建筑的混凝土结构优化设计，要保证设计质量，用到的施工材料也至关重要，否则一切都是空谈，要达到设计强度，需要材料质量达标，施工工艺规范，这样才能在后期施工的时候完全实现前期的设计目标，使建筑的结构达到使用寿命，使建筑的可靠性达标。
2. 高层建筑混凝土结构优化设计分析
2.1合理布置建筑平面结构
平面布局的科学性对高层建筑而言十分重要，合理的平面布局可以使建筑体达到更合理、更优秀的抗震性能，我国地大物博，同时也经常要经受地震灾害的侵扰，传统建筑的混凝土结构设计缺乏科学性，抗震性能差，因此，在我国经历的几次震级较大的地震时，伤亡惨重[2]。根据设计经验来看，简单、对称、规则的建筑体往往具有更优秀的抗震性能。这种建筑结构能够提高建筑体的抗震能力，消耗地震的部分冲击能量，从而起到保护建筑体的作用。
2.2选择有效的抗侧力结构形式
高层建筑需要根据项目实际情况灵活选用抗侧力结构形式，合理的结构可以在保证建筑体的抗震性能的同时最大程度的利用起建筑体的空间，同时能够有效控制工程施工成本。例如，高层建筑的高度在60m～100m时，宜采用框架—剪力墙结构或者剪力墙结构，且對于建筑体内形状变化较大的部位，例如电梯间等，也应该设置剪力墙，可以保证建筑体的结果刚度要求。
2.3根据施工要求选择基础类型
在选择基础类型的时候需要充分考虑建筑的地理位置、水文情况、土质情况等要素，高层建筑的基础类型对建筑的稳定性、抗震性、安全性以及造价等均有重要影响，必须选择科学合理的基础类型，搭配科学合理的建筑方案。如果建筑的地理位置条件较好，地质情况简单且建筑要求高度不高，建议选用简单、便利，且可靠性高的独立基础或条形基础等浅基础形式;如果项目建设位置地理条件复杂，且要求层数较高时，基础承担的载荷较大时，本文建议采用桩基础，优势在于能够将建筑体的载荷通过基础传递给土质较好的土层，满足建筑物的沉降要求，且能合理的避开复杂图层（较厚的回填土、淤泥质土层等）;如果项目要求的层数较高、且施工地点的水文条件较好，本文建议使用筏板基础，以提高下部持力层和高层混凝土结构的基础面积，以尽可能地降低土层单位面积的受力，从而提高基础的整体稳定性，控制房屋的不均匀沉降。
2.4关注薄弱层结构的设计工作
薄弱层的设计对高层建筑而言是至关重要的，因为薄弱层在外界强地震等灾害作用下，容易出现屈服变形等问题，这种影响对混凝土结构来说是非常关键的，会构成很大的安全隐患。因此，在高层建筑混凝土结构设计期间，也需要对项目施工处的薄弱层加以重视，并采取科学有效的措施来提升建筑安全性。如果高层建筑混凝土结构的竖向结构刚度不连续，加上如果建筑体的楼层刚度比没有依据标准规范要求施工，此时建筑体的结构薄弱层就会出现[3]。这种情况在设计工作进行时需要考虑到，需要依靠计算放大调整系数来对薄弱层的结构设计进行优化，使得薄弱层的设计能够满足设计规范和安全标准，同时在结构设计过程中对薄弱层区域及周边构架进行加强设计，从而可以提升整栋建筑的抗震性，保证建筑的安全性。
2.5优化转换层结构设计工作
高层建筑的底部各层的建造应符合建筑空间的诸多标准，要满足这些要求需要在建筑中的某个位置设置转换层，使得上下结构的转换有一个过渡。因此在进行高层建筑的转换层设计时需要考虑这一层的上下垂直方向的结构设计是否符合设计要求，能否在控制剪力墙的建造施工比例的前提下，使上下混凝土结构刚度突然变化带来影响降低到最小。如果转换层的结构设计工作有缺陷，会形成后期建筑体的结构弱点，容易成为地震侵袭的突破点，形成安全隐患。在设计高层建筑结构设计时，需要严格控制转换层的上部和下部结构的刚度比，满足规范要求，以保证结构体竖向构件的抗侧力强度足够应对建筑体的竖向结构刚度的突然变化带来的影响。使得混凝土的结构强度指标能够满足各技术要求和行业标准。此外，为了减少转换层结构刚度的差异性，还需要控制高层建筑转换层以上竖向构件的数量。避免混凝土结构的转换层突然发生刚度的转变，降低建筑体的安全性能。
2.6控制混凝土本身的参数性能
对混凝土配合比进行优化设计，选取水化热适中的普通硅酸盐水泥，根据相关要求需要提交试验原料，保证试验结果的真实性，同时结合施工现场检测的各种砂石骨料的含水量和大小，通过相关计算，得到在实际施工中所应使用的各种砂石料的配比。
进行混凝土搅拌时也应该严格按照顺序加料，使混凝土混合更均匀，搅拌时间的调整需要考虑搅拌设备的容量以及混凝土的性能表现，以保证混凝土强度能够符合早期的强度标准。同时要对混凝土的水化热控制方式进行关注，在混凝土原材料中适当添加相应的补充材料膨胀剂，替代后浇带的作用。如果施工时间气温较低，要注意采取有效措施防止结冰问题。在高层建筑施工过程中，必然会涉及到混凝土的大量浇筑，要保证混凝土的一致性，需要严格把控混合的水灰比以及坍落度，以防出现附加应力的不良现象，尽可能地减少混凝土结构出现裂纹的可能性。大体积混凝土施工完成后，要及时采取遮盖、保温养护、保湿养护等措施，严格控制混凝土表面温度。
3.结束语
高层建筑的混凝土结构体系受到的影响因素较多，其设计工作的要求和经验相比于以往有了巨大的变化，新技术、新理念、新设备的不断更新要求在未来的高层建筑混凝土施工中要更加重视结构设计的合理性和科学性，以满足人们日益提高的建筑安全性需求。
参考文献
[1].赵鑫. 高层建筑混凝土结构优化设计分析研究[J]. 工程建设与设计，2020（05）：18-19+43.
[2].韩凯. 高层混凝土结构优化设计方法探究[J]. 绿色环保建材，2020（06）：88+90.
[3].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.
上海徐汇规划建筑设计有限公司江西分公司 江西 赣州 341000
关键词： 高层建筑;混凝土结构;优化设计
1.高层建筑混凝土结构设计的意义和基本原则
1.1高层建筑混凝土结构优化设计的意义
高层建筑的结构设计需要考虑的影响因素相对较多，传统设计中往往由于技术手段落后，计算和测量精度不高，导致某些环节注意不到，或出现遗漏等情况，为建筑的后期使用埋下安全隐患。而混凝土结构优化设计则可以为高层建筑的结构设计提供安全保障，规范设计标准，科学设计，避免传统设计的弊端，优化结构合理性和安全性[1]。
1.2高层建筑混凝土结构优化设计的基本原则
（1）安全性;高层建筑的人群居住密度通常比一般建筑要高，因此在发生自然灾害时如果不能有效地抵抗自然灾害，造成的损失、社会影响以及危害程度都要远远高于一般建筑，因此，在设计高层建筑的混凝土结构时一定要将安全二字放在首位。所以，在项目初期进行混凝土结构设计时，也要将安全性设计作为设计根本，以混凝土结构安全标准指导，设计中不仅要注重结构性能，还要能够抵御外部的破坏，最常见的就是地震带来的损害，设计工作一定要遵循抗震要求，提高建筑体的抗震性能。
（2）适用性;高层建筑的混凝土结构设计在考虑安全性之后，需要考虑结构的适用性，根据建筑使用用途和功能，进行合理设计和分析，对结构内部的设计应更科学合理，对内部空间规划进行合理设计，结合建筑自身特点，实现优良设计。
（3）可靠性;高层建筑的混凝土结构优化设计，要保证设计质量，用到的施工材料也至关重要，否则一切都是空谈，要达到设计强度，需要材料质量达标，施工工艺规范，这样才能在后期施工的时候完全实现前期的设计目标，使建筑的结构达到使用寿命，使建筑的可靠性达标。
2. 高层建筑混凝土结构优化设计分析
2.1合理布置建筑平面结构
平面布局的科学性对高层建筑而言十分重要，合理的平面布局可以使建筑体达到更合理、更优秀的抗震性能，我国地大物博，同时也经常要经受地震灾害的侵扰，传统建筑的混凝土结构设计缺乏科学性，抗震性能差，因此，在我国经历的几次震级较大的地震时，伤亡惨重[2]。根据设计经验来看，简单、对称、规则的建筑体往往具有更优秀的抗震性能。这种建筑结构能够提高建筑体的抗震能力，消耗地震的部分冲击能量，从而起到保护建筑体的作用。
2.2选择有效的抗侧力结构形式
高层建筑需要根据项目实际情况灵活选用抗侧力结构形式，合理的结构可以在保证建筑体的抗震性能的同时最大程度的利用起建筑体的空间，同时能够有效控制工程施工成本。例如，高层建筑的高度在60m～100m时，宜采用框架—剪力墙结构或者剪力墙结构，且對于建筑体内形状变化较大的部位，例如电梯间等，也应该设置剪力墙，可以保证建筑体的结果刚度要求。
2.3根据施工要求选择基础类型
在选择基础类型的时候需要充分考虑建筑的地理位置、水文情况、土质情况等要素，高层建筑的基础类型对建筑的稳定性、抗震性、安全性以及造价等均有重要影响，必须选择科学合理的基础类型，搭配科学合理的建筑方案。如果建筑的地理位置条件较好，地质情况简单且建筑要求高度不高，建议选用简单、便利，且可靠性高的独立基础或条形基础等浅基础形式;如果项目建设位置地理条件复杂，且要求层数较高时，基础承担的载荷较大时，本文建议采用桩基础，优势在于能够将建筑体的载荷通过基础传递给土质较好的土层，满足建筑物的沉降要求，且能合理的避开复杂图层（较厚的回填土、淤泥质土层等）;如果项目要求的层数较高、且施工地点的水文条件较好，本文建议使用筏板基础，以提高下部持力层和高层混凝土结构的基础面积，以尽可能地降低土层单位面积的受力，从而提高基础的整体稳定性，控制房屋的不均匀沉降。
2.4关注薄弱层结构的设计工作
薄弱层的设计对高层建筑而言是至关重要的，因为薄弱层在外界强地震等灾害作用下，容易出现屈服变形等问题，这种影响对混凝土结构来说是非常关键的，会构成很大的安全隐患。因此，在高层建筑混凝土结构设计期间，也需要对项目施工处的薄弱层加以重视，并采取科学有效的措施来提升建筑安全性。如果高层建筑混凝土结构的竖向结构刚度不连续，加上如果建筑体的楼层刚度比没有依据标准规范要求施工，此时建筑体的结构薄弱层就会出现[3]。这种情况在设计工作进行时需要考虑到，需要依靠计算放大调整系数来对薄弱层的结构设计进行优化，使得薄弱层的设计能够满足设计规范和安全标准，同时在结构设计过程中对薄弱层区域及周边构架进行加强设计，从而可以提升整栋建筑的抗震性，保证建筑的安全性。
2.5优化转换层结构设计工作
高层建筑的底部各层的建造应符合建筑空间的诸多标准，要满足这些要求需要在建筑中的某个位置设置转换层，使得上下结构的转换有一个过渡。因此在进行高层建筑的转换层设计时需要考虑这一层的上下垂直方向的结构设计是否符合设计要求，能否在控制剪力墙的建造施工比例的前提下，使上下混凝土结构刚度突然变化带来影响降低到最小。如果转换层的结构设计工作有缺陷，会形成后期建筑体的结构弱点，容易成为地震侵袭的突破点，形成安全隐患。在设计高层建筑结构设计时，需要严格控制转换层的上部和下部结构的刚度比，满足规范要求，以保证结构体竖向构件的抗侧力强度足够应对建筑体的竖向结构刚度的突然变化带来的影响。使得混凝土的结构强度指标能够满足各技术要求和行业标准。此外，为了减少转换层结构刚度的差异性，还需要控制高层建筑转换层以上竖向构件的数量。避免混凝土结构的转换层突然发生刚度的转变，降低建筑体的安全性能。
2.6控制混凝土本身的参数性能
对混凝土配合比进行优化设计，选取水化热适中的普通硅酸盐水泥，根据相关要求需要提交试验原料，保证试验结果的真实性，同时结合施工现场检测的各种砂石骨料的含水量和大小，通过相关计算，得到在实际施工中所应使用的各种砂石料的配比。
进行混凝土搅拌时也应该严格按照顺序加料，使混凝土混合更均匀，搅拌时间的调整需要考虑搅拌设备的容量以及混凝土的性能表现，以保证混凝土强度能够符合早期的强度标准。同时要对混凝土的水化热控制方式进行关注，在混凝土原材料中适当添加相应的补充材料膨胀剂，替代后浇带的作用。如果施工时间气温较低，要注意采取有效措施防止结冰问题。在高层建筑施工过程中，必然会涉及到混凝土的大量浇筑，要保证混凝土的一致性，需要严格把控混合的水灰比以及坍落度，以防出现附加应力的不良现象，尽可能地减少混凝土结构出现裂纹的可能性。大体积混凝土施工完成后，要及时采取遮盖、保温养护、保湿养护等措施，严格控制混凝土表面温度。
3.结束语
高层建筑的混凝土结构体系受到的影响因素较多，其设计工作的要求和经验相比于以往有了巨大的变化，新技术、新理念、新设备的不断更新要求在未来的高层建筑混凝土施工中要更加重视结构设计的合理性和科学性，以满足人们日益提高的建筑安全性需求。
参考文献
[1].赵鑫. 高层建筑混凝土结构优化设计分析研究[J]. 工程建设与设计，2020（05）：18-19+43.
[2].韩凯. 高层混凝土结构优化设计方法探究[J]. 绿色环保建材，2020（06）：88+90.
[3].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.
上海徐汇规划建筑设计有限公司江西分公司 江西 赣州 341000