建筑混凝土結構的優化設計研究

賈瑞波

（山西宏廈建筑工程第三有限公司，山西 陽泉 045000）

建筑結構日常使用過程中，不僅要承受外部載荷，還要承擔自身質量及其他豎向載荷。而且，建筑會受到地震、風等因素的影響。在進行混凝土結構設計時，要綜合考慮各種因素，結合建筑用途、結構類型、抗震條件等要素開展結構優化設計工作。

1 建筑物混凝土結構的設計內容

在開展建筑混凝土結構的設計工作之前，要對整個建筑工程的實際情況加以掌握，并且了解建筑混凝土構造設計的基本情況。首先，工作人員要了解建筑混凝土的構造特點。建筑中的混凝土結構主要是建筑、墻體、承重部分和空間構造。施工企業在開展建筑混凝土結構設計工作的時候，需要準確地了解結構中的不同內容，并且讓不同部分的設計相結合，從而形成完整和體系化的建筑的混凝土結構；第二，施工單位要保證建筑中的混凝土結構協調統一；第三，還要站在建筑混凝土構造的受力角度加以判斷，合理地設計建筑的混凝土結構。

2 建筑混凝土結構優化設計分析

2.1 合理布置建筑平面結構

建筑平面布局結構會對建筑抗震性能產生較大影響，而抗震性能是所有建筑進行結構設計時必須重點關注的基礎性工作。具體設計工作中，要按照建筑抗震設計原則、要求、標準等進行設計，關注混凝土結構材料對建筑抗震性能的影響，根據建筑樓層高度選擇合理的抗震等級。一般情況下，簡單、對稱、規則的建筑結構能夠提升建筑整體的抗震能力，并且消耗地震釋放的部分能量，能夠很好地弱化地震的延伸作用，降低地震對建筑的破壞。而對于多塔結構、頂部塔樓結構等要掌握其振型數，合理控制其大小，做好設計數據核算，嚴格遵循標準規范設計要求，遵循抗震設計理念開展工作，在滿足建筑建設要求的基礎上，盡量選擇規則性較強的平面結構，進而提升建筑混凝土結構的抗震性能。

2.2 剪力墻構造設計

建筑的混凝土結構中，剪力墻結構的設計工作有較為強烈的特點，且設計時，除進行地震防御、施工場地、結構材料、施工技術的關注和應用外。還需要根據建筑的科學體系，進行設計，在建筑的設計中，需要滿足居民的日常生活需求，還注重空間應用與使用安全。剪力墻的構造設計，需要保障建筑的設計安全、使用質量，在設計階段，利用更加科學、合理、有效的設計，縮減建筑成本，改善建筑施工質量，并促進建筑施工技術的改善，促進建筑施工效果

2.3 根據建設要求選擇基礎類型

建筑基礎需要承載上部所有結構重量，其類型的選擇需要根據施工區域水文、地質勘察資料，以及上部結構形式、載荷等要素進行綜合分析才能確立較為科學的基礎形式。而且，建筑基礎類型會對建筑安全、功能、成本產生直接影響，必須以慎重的態度對待，選擇科學、有效的基礎方案。若建筑層數較少、載荷較小，且建設區域水文、地質等要素處于較好水平，可以選擇獨立基礎、條形基礎等，這2 類基礎經濟性、便利性都非常高；若建筑層數較多、載荷較大，且建設區域的水文、地質等要素存在較大問題，可以選擇樁基礎，通過樁基的摩擦力、端承力將上部載荷傳遞到大地當中；若建筑層數較多、建設區域水文地質條件優越，或者建筑層數較少且基礎持力層的土質較差，均可使用筏板類型的混凝土基礎，增加高層混凝土結構與下部持力層之間的基礎面積，降低土層單位面積荷載，提升基礎整體承載能力。

2.4 關注薄弱層結構的設計工作

由于薄弱層會在外部強烈的地震作用下，出現屈服形變問題，給混凝土結構帶來較為嚴重的安全影響。因此，在建筑混凝土結構設計期間需要對結構薄弱層進行重點關注，選擇有效的設計方法提升整體結構安全性。若建筑混凝土結構豎向結構剛度不連續，而樓層剛度比低于標準規范要求，就出現了結構薄弱層。

2.5 優化轉換層結構設計工作

建筑混凝土結構轉換層設計需要關注轉換層上下豎向結構設置是否合理，是否能夠將落地剪力墻百分比控制在合理范圍，并解決建筑豎向結構構件剛度突變問題。若無法合理設置建筑轉換層內部結構形式，很容易造成建筑豎向剛度突變性轉變，進而出現抗震不利的薄弱點，影響建筑整體結構安全。對建筑混凝土結構轉換層上、下2 部分的剛度來說，需要嚴格控制其剛度比，確保能夠提升建筑豎向構件的抗側力，來降低建筑整體豎向構件剛度突變造成的問題。使整個建筑混凝土結構位移比、整體性、剛度比都能滿足標準規范要求。另外，還要通過設計控制建筑上部的豎向構件數量，以便降低轉換層結構的剛度差值，避免混凝土結構轉換層發生突變性的剛度轉換，保證建筑整體結構能夠滿足工程建設要求。

2.6 建筑材料選擇

建筑材料在建筑施工過程中的選擇，在設計階段即產生較大的影響。建筑材料的選擇，在建筑設計當中，要保障科學性、準確性和合理性。設計師在進行建筑建設需求中，需要對混凝土的等級進行規范，確保混凝土結構、剛度、厚度、硬度等指標與混凝土等級。

3 結語

建筑混凝土結構體系較為復雜，其設計工作的經驗、技術都有了較大發展。在此背景下，開展建筑混凝土建筑結構設計要注重其布局，采取有效措施優化其結構平面狀況，選擇安全、合理的結構類型，滿足建筑建設整體需求。