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【摘要】建筑混凝土结构优化设计是保证建筑结构稳定性，确保建筑使用质量，提高建筑使用寿命的关健，本文从平面或竖向不规则的建筑结构、抗震设计中“强剪弱弯、强柱弱梁、下连梁（地框梁）的设置问题进行了分析。
【关键词】混凝土；结构；优化设计；分析
引言：建筑施工中混凝土、钢筋是经常用到的施工材料，因为混凝土的强度和刚度具有很大的优势，对于建筑结构的稳定性起到很大的作用，但是混凝土很容易受到环境以及温度等因素变化的影响而产生裂缝，为了进一步提高混凝土在建筑工程中优势，就要对混凝土结构不断进行优化设计，保证结构的稳定性与安全性以及耐久性。
1.混凝土结构设计出现裂缝的类型
1.1塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝产生的原因主要是指混凝土骨料在沉降的过程中，受到了钢筋或者是模板等方面的阻碍产生的，这种裂缝主要是在混凝土在浇注后的。0.5到3个小时之间比较容易产生，而对混凝土来说，还处于塑性状态，当混凝土的表面消失水光时就会产生，不仅沿着梁上面的钢筋出现走向的现象，还会沿着板上面的钢筋出现其现象，主要就是混凝土出现的塌落是比较大以及过高的沉陷导致的。同时在进行施工的过程中，如果没有把模板绑扎好，在移动的过程中，就会出现裂缝的现象。
1.2温度应力裂缝
产生温度应力裂缝的主要原因就是在对混凝土进行浇筑以后，聚集在内部的水泥，不仅水化比较热，还不容易散发，这样就会在一定的程度上导致混凝土的内部温度在不断的升高，混凝土表面具有比较快的散热，这样就会比较容易的造成内外温差，这样就会导致混凝土的内部具有比较大的压力应，表面也会产生一定的拉应力。如果混凝土的表面附近有着比较大的温度梯度，这样就会比较容易的产生较大的拉应力，这样就会导致混凝土的龄期比较短，抗压的强度也是比较低的。如果温差在表面产生拉应力，对混凝土极限抗拉强度超过的话，就会导致混凝土的表面产生裂缝。
1.3塑性沉降裂缝
该裂缝产生的主要原因就是在对混凝土进行浇筑之后，在塑性状态中，就会产生水分蒸发比较快的现象，这样的裂缝在一般的情况下，主要是在表面出现，产生的原因就是混凝土在浇筑后的三到四个小时的时间，其混凝土的表面没有得到覆盖，尤其是针对平板结构，在大风天或者是比较炎热的夏天，混凝土表面水分的蒸发相对来说是比较快的，特别是模板吸水比较快，导致混凝土产生急剧收缩的主要原因就是混凝土本身的水化热高导致的，所以此时的混凝土强度将会趋近于零，对这种变形的应力无法进行抵抗，才会导致裂开的。
2.平面或竖向不规则的建筑结构
2.1平面或是竖向不规则的建筑结构因为其结构的特殊性，需要的工作量大，计算的难度很高，虽然计算手段增多，但是结果的准确性还是不能准确，使得结构的安全使用无法保证。因此，在进行建筑设计的时候，尽量避免出现不规则结构的设计内容，特别是严重不规则的设计方案。
2.2在建筑中的防震缝设置，对于一些体型复杂、平面或是立面不规则的建筑结构有效的避免碰撞。不过在高层建筑或是超高层建筑中不设置防震缝，而是通过优化结构本身来提高结构的使用。有些建筑结构使用的防震缝，可能出现结构宽高比超过限制范围，对于超长建筑来说，防震缝的设置可以兼做温度缝，对于建筑的整体性能是一种很好的提升。
2.3主軸两个方向的结构在动力特性方面应该保持一致，设计人员在进行设计的时候，一定要注意，建筑平面的长宽应该适宜，不应过大或是过小；剪力墙布置柱截面bh的摆向以及楼层结构布置在长方形的平面内，如果要提高建筑结构的强度，结构不应该竖向或是长方向进行刚度设计，这样做会造成主轴间的动力特性会扩大，不利于抗震，正确的做法是结构横向也就是短向进行刚度设计，保持主轴的动力特性。
3.抗晨设计中“强剪弱弯、强柱弱梁”
3.1刚柱柔梁，一般可以理解为大截面和配筋，但这只是片面的意识，如果一味的增大截面或是增多配筋，反而会造成框架结构抗震性能减弱，对于建筑结构的安全使用留下隐患。遇到中震时，结构中的一些部件开始屈服并且出现塑性铰，结构的稳定性遭到破坏、塑性变形增大，当塑性铰的数量增加到一定程度时候，结构承受力趋于稳定，不再增加或是降低，但是结构变形迅速增加，结构遭到损坏，失去使用功能.为了提高结构承载力与塑性变形能力的增加，“强剪弱弯、强柱弱梁”是很好的遵循原则，这样的原则遵循的是耗能结构部位的延性设计，保证受压区域高度、最小配筋率、梁的上下部纵筋比列、梁端箍筋配置通过合理的控制，提高梁端塑性铰区转动能力足够承受荷载力。
3.2通过各种内力调整系数，来保证“强剪弱弯、强柱弱梁”，合理配置梁端结构的比例关系，在遇到地震的时候，梁端塑性可以早出现，柱端的塑性较晚出现，通过对塑性出现时间的掌握，改善结构承载力，提高结构在强震下结构的稳定性能，保证了建筑结构的安全性，保护了人身安全。
4.地下连梁（地框梁）的设置问题
一般来说在基础埋深比较大的时候，会设置底层层墙，减小结构高度。在进行设计的时候，为了更加简单快速计算出结果，通常会在结构计算的模型中增设一层框架设计，这样的设计下就会出现短柱。对于短柱的出现，有以下几种处理方法：
4.1短柱一旦形成，其强度配筋一定要严格按照抗震计算规范进行。同时，还要建立两个计算模型：一是有地框梁模型，二是无地框梁模型。有地框梁模型考虑地下土体实际的约束作用，模型中的二层柱之计算长度系数应为一点二五到一点零之间；无地框梁层只计算一次，实际建筑一层柱配筋取二者包络值，并短柱箍筋全高加密，建筑一层以上楼层梁、柱配筋取有地框梁模型实配。
4.2地下连梁下移至基础顶面，此时是基础设计中常见的基础拉梁，作用是平衡柱底弯矩。承受墙体自重，仅为了计算出图的方便而仍按多一层的框架模型考虑。此时应改变计算模型中的二层柱计算长度系数，由一点二五改为一点零左右，基础连梁考虑弯矩和轴向拉力后一般构造配筋；不必理会软件提示的底层柱抗剪不足问题。
4.3根据相关的文件规范《建筑地基基础设计规范》中规定，高颈现浇基础由高杯口基础制作而成，高颈至地下连梁顶处的刚度，刚度是非线性刚度，要大于柱的四倍以上，按照正常的模型计算要符合地基规范复核高颈配筋。
4.4上部结构的嵌固端是地下室顶板作为结构一部分的时候，对于楼层、楼板、硅、板都有具体的要求，要求楼板的厚度符合、硷强度要够、板的配筋率要达标、楼层层面刚度要强，而且地下室的层数要大于两层。
4.5在结构构件中，最重要的一个构件就是角柱。角柱在受力方面很复杂，因此，在角柱受弯、受剪配筋上面一定要加强，以保证结构的强度。
结语：混凝土结构设计在建筑设计中非常重要，混凝土结构的稳定性、抗震性、耐久性设计一直是设计以及建筑工程单位重视的环节，作为设计人员，一定要对结构的概念设计以及构造设计有深刻的认识，对于设计中存在的问题要完善解决，因为随着高层建筑等建筑形式多元化的发展，对于建筑质量要求不断提升，建筑难度也随之增加，因此，做好建筑结构的设计以及质量控制，是每一个设计者要不断研究探索的命题。
参考文献：
[1]王崇帅，林嵩. 混凝土结构优化设计应注意的问题[J]. 门窗，2014，11：195.
[2]查春光. 型钢混凝土框架结构优化设计方法研究[D].西安建筑科技大学，2006.
[3]赵伟. 基于粘结滑移理论的型钢混凝土框架结构优化理论方法研究[D].西安建筑科技大学，2008.
[4]赵瑞宝. 基于地震反应谱对钢筋混凝土剪力墙结构刚度优化的研究[D].太原理工大学，2010.
【关键词】混凝土；结构；优化设计；分析
引言：建筑施工中混凝土、钢筋是经常用到的施工材料，因为混凝土的强度和刚度具有很大的优势，对于建筑结构的稳定性起到很大的作用，但是混凝土很容易受到环境以及温度等因素变化的影响而产生裂缝，为了进一步提高混凝土在建筑工程中优势，就要对混凝土结构不断进行优化设计，保证结构的稳定性与安全性以及耐久性。
1.混凝土结构设计出现裂缝的类型
1.1塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝产生的原因主要是指混凝土骨料在沉降的过程中，受到了钢筋或者是模板等方面的阻碍产生的，这种裂缝主要是在混凝土在浇注后的。0.5到3个小时之间比较容易产生，而对混凝土来说，还处于塑性状态，当混凝土的表面消失水光时就会产生，不仅沿着梁上面的钢筋出现走向的现象，还会沿着板上面的钢筋出现其现象，主要就是混凝土出现的塌落是比较大以及过高的沉陷导致的。同时在进行施工的过程中，如果没有把模板绑扎好，在移动的过程中，就会出现裂缝的现象。
1.2温度应力裂缝
产生温度应力裂缝的主要原因就是在对混凝土进行浇筑以后，聚集在内部的水泥，不仅水化比较热，还不容易散发，这样就会在一定的程度上导致混凝土的内部温度在不断的升高，混凝土表面具有比较快的散热，这样就会比较容易的造成内外温差，这样就会导致混凝土的内部具有比较大的压力应，表面也会产生一定的拉应力。如果混凝土的表面附近有着比较大的温度梯度，这样就会比较容易的产生较大的拉应力，这样就会导致混凝土的龄期比较短，抗压的强度也是比较低的。如果温差在表面产生拉应力，对混凝土极限抗拉强度超过的话，就会导致混凝土的表面产生裂缝。
1.3塑性沉降裂缝
该裂缝产生的主要原因就是在对混凝土进行浇筑之后，在塑性状态中，就会产生水分蒸发比较快的现象，这样的裂缝在一般的情况下，主要是在表面出现，产生的原因就是混凝土在浇筑后的三到四个小时的时间，其混凝土的表面没有得到覆盖，尤其是针对平板结构，在大风天或者是比较炎热的夏天，混凝土表面水分的蒸发相对来说是比较快的，特别是模板吸水比较快，导致混凝土产生急剧收缩的主要原因就是混凝土本身的水化热高导致的，所以此时的混凝土强度将会趋近于零，对这种变形的应力无法进行抵抗，才会导致裂开的。
2.平面或竖向不规则的建筑结构
2.1平面或是竖向不规则的建筑结构因为其结构的特殊性，需要的工作量大，计算的难度很高，虽然计算手段增多，但是结果的准确性还是不能准确，使得结构的安全使用无法保证。因此，在进行建筑设计的时候，尽量避免出现不规则结构的设计内容，特别是严重不规则的设计方案。
2.2在建筑中的防震缝设置，对于一些体型复杂、平面或是立面不规则的建筑结构有效的避免碰撞。不过在高层建筑或是超高层建筑中不设置防震缝，而是通过优化结构本身来提高结构的使用。有些建筑结构使用的防震缝，可能出现结构宽高比超过限制范围，对于超长建筑来说，防震缝的设置可以兼做温度缝，对于建筑的整体性能是一种很好的提升。
2.3主軸两个方向的结构在动力特性方面应该保持一致，设计人员在进行设计的时候，一定要注意，建筑平面的长宽应该适宜，不应过大或是过小；剪力墙布置柱截面bh的摆向以及楼层结构布置在长方形的平面内，如果要提高建筑结构的强度，结构不应该竖向或是长方向进行刚度设计，这样做会造成主轴间的动力特性会扩大，不利于抗震，正确的做法是结构横向也就是短向进行刚度设计，保持主轴的动力特性。
3.抗晨设计中“强剪弱弯、强柱弱梁”
3.1刚柱柔梁，一般可以理解为大截面和配筋，但这只是片面的意识，如果一味的增大截面或是增多配筋，反而会造成框架结构抗震性能减弱，对于建筑结构的安全使用留下隐患。遇到中震时，结构中的一些部件开始屈服并且出现塑性铰，结构的稳定性遭到破坏、塑性变形增大，当塑性铰的数量增加到一定程度时候，结构承受力趋于稳定，不再增加或是降低，但是结构变形迅速增加，结构遭到损坏，失去使用功能.为了提高结构承载力与塑性变形能力的增加，“强剪弱弯、强柱弱梁”是很好的遵循原则，这样的原则遵循的是耗能结构部位的延性设计，保证受压区域高度、最小配筋率、梁的上下部纵筋比列、梁端箍筋配置通过合理的控制，提高梁端塑性铰区转动能力足够承受荷载力。
3.2通过各种内力调整系数，来保证“强剪弱弯、强柱弱梁”，合理配置梁端结构的比例关系，在遇到地震的时候，梁端塑性可以早出现，柱端的塑性较晚出现，通过对塑性出现时间的掌握，改善结构承载力，提高结构在强震下结构的稳定性能，保证了建筑结构的安全性，保护了人身安全。
4.地下连梁（地框梁）的设置问题
一般来说在基础埋深比较大的时候，会设置底层层墙，减小结构高度。在进行设计的时候，为了更加简单快速计算出结果，通常会在结构计算的模型中增设一层框架设计，这样的设计下就会出现短柱。对于短柱的出现，有以下几种处理方法：
4.1短柱一旦形成，其强度配筋一定要严格按照抗震计算规范进行。同时，还要建立两个计算模型：一是有地框梁模型，二是无地框梁模型。有地框梁模型考虑地下土体实际的约束作用，模型中的二层柱之计算长度系数应为一点二五到一点零之间；无地框梁层只计算一次，实际建筑一层柱配筋取二者包络值，并短柱箍筋全高加密，建筑一层以上楼层梁、柱配筋取有地框梁模型实配。
4.2地下连梁下移至基础顶面，此时是基础设计中常见的基础拉梁，作用是平衡柱底弯矩。承受墙体自重，仅为了计算出图的方便而仍按多一层的框架模型考虑。此时应改变计算模型中的二层柱计算长度系数，由一点二五改为一点零左右，基础连梁考虑弯矩和轴向拉力后一般构造配筋；不必理会软件提示的底层柱抗剪不足问题。
4.3根据相关的文件规范《建筑地基基础设计规范》中规定，高颈现浇基础由高杯口基础制作而成，高颈至地下连梁顶处的刚度，刚度是非线性刚度，要大于柱的四倍以上，按照正常的模型计算要符合地基规范复核高颈配筋。
4.4上部结构的嵌固端是地下室顶板作为结构一部分的时候，对于楼层、楼板、硅、板都有具体的要求，要求楼板的厚度符合、硷强度要够、板的配筋率要达标、楼层层面刚度要强，而且地下室的层数要大于两层。
4.5在结构构件中，最重要的一个构件就是角柱。角柱在受力方面很复杂，因此，在角柱受弯、受剪配筋上面一定要加强，以保证结构的强度。
结语：混凝土结构设计在建筑设计中非常重要，混凝土结构的稳定性、抗震性、耐久性设计一直是设计以及建筑工程单位重视的环节，作为设计人员，一定要对结构的概念设计以及构造设计有深刻的认识，对于设计中存在的问题要完善解决，因为随着高层建筑等建筑形式多元化的发展，对于建筑质量要求不断提升，建筑难度也随之增加，因此，做好建筑结构的设计以及质量控制，是每一个设计者要不断研究探索的命题。
参考文献：
[1]王崇帅，林嵩. 混凝土结构优化设计应注意的问题[J]. 门窗，2014，11：195.
[2]查春光. 型钢混凝土框架结构优化设计方法研究[D].西安建筑科技大学，2006.
[3]赵伟. 基于粘结滑移理论的型钢混凝土框架结构优化理论方法研究[D].西安建筑科技大学，2008.
[4]赵瑞宝. 基于地震反应谱对钢筋混凝土剪力墙结构刚度优化的研究[D].太原理工大学，2010.