1.身份证号：13060219820909XXXX；2.身份证号：41282319841011XXXX；3.身份证号：13118219920301XXXX；4.身份证号：13012319890917XXXX
摘要：随着我国城市化进程的加快，民用建筑高层化已成为民用建筑的发展趋势。在高层民用建筑工程的造价成本组成中，主体结构造价成本占总成本的70%~80%。在此背景下，论文通过案例分析的方式对民用高层钢筋混凝土建筑结构的设计优化进行分析论述，以供参考。
关键词：民用高层建筑；钢筋混凝土；建筑结构
引言
现阶段，城市不断扩张，民用高层建筑数量持续增加，成为了现代工程建设中的一项重要内容。在高层建筑项目落实中，对建筑结构进行优化设计具有重要的现实意义，其是对设计单位结构设计的有效补充，确保建筑结构设计方案与相关规范要求相符，并在保证结构安全的基础上有效控制建造成本。
1结构设计要求及优化原则
1.1结构设计要求
该工程采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，在其结构设计部分，建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别丙类，抗震设防烈度7度（0.15g），地基基础设计等级甲级。在背景建筑中的上部结构和负1层结构的框架部分抗震等级为二级，剪力墙部分抗震等级为二级结构，地下负2层框架抗震构造措施的抗震结构等级为三级。基本风压设计为0.3kN/m2，雪荷载为0.3kN/m2，地面粗糙度为B类。
1.2优化原则
进行高层钢筋混凝土建筑结构设计优化时，必须在一定的基本原则下进行才可以保障所设计的优化措施能够切实达到优化的效果和目的，具体而言，在高层钢筋混凝土建筑结构设计优化中，必须遵从以下基本原则：（1）安全使用原则，即在结构优化后，必须保障建筑的正常使用和使用安全，不能出现部分功能优化后导致整个建筑的其他功能不能正常使用，或使用安全性不足的问题出现；（2）局部加强，应保障整个建筑结构在刚度上的合理，在一些关键承力部分应进行局部加强[1]；（3）有效核减，即尽可能地对部分结构构件的尺寸进行减小，对整个建筑结构进行有效的核减，一方面减少建筑的自重，降低地震作用和对地基的压力，另一方面也降低建筑成本。
1.3优化理念
在高层钢筋混凝土建筑结构设计优化方面，应在强柱弱梁、强剪弱弯的优化理念下进行，在结构方案布置时，具有合理的刚度和承载力分布，做到少调整甚至不调整。结构的竖向构件设计应予以概念性强化，进行加强设计，各构件配筋部分则应根据计算结果精细设计。其中，梁部的设计的主要设计变量包括截面的宽、高以及纵向截面上架立钢筋和受拉钢筋截面积，在高层钢筋混凝土建筑结构设计优化时，主要针对以上几个变量进行优化，其中，梁部分的截面应按照规范取值，配筋率约控制在1.5%，尽可能减少宽扁梁的占比，在次梁的箍筋部分进一步分为加密区和非加密区。
2结构设计优化
高层框架剪力墙结构体系中，主要是水平荷载作用下，框架和剪力墙内力分配设计，其中剪力墙的设计位置和数量就是关键。
2.1钢筋混凝土框架结构的优化设计
在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面的优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征的配筋量的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征的变化，优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各控制截面的控制内力也发生相应变化，据此进行下一步的优化设计。因此，结构优化就是一个不断迭代、渐进的寻优过程。
2.2基础优化设计
(1)主楼和裙楼的基础分别设计，即依据地勘资料，主楼采用筏板基础，裙楼采用独立基础，基础底板或桩基承台要按照经验和计算结果设置，不得随意增加厚度或加大钢筋。例如在地下室基础的初步设计工作中，原初步设计地下室基础拟全部采用筏板基础，经审核计算后，提出纯地下室基础部分采用独立基础加抗浮底板及抗浮锚杆的做法能做到节约钢筋、混凝土。同时保证结构安全，施工简便，能达到更加节省工程成本目的。
(2)对地下室有防水要求的基础底板，裂缝宽度可控制为0.2mm;地下室顶板及外墙，要求荷载取值准确、有些荷载可根据实际情况选用，不得累加。
(3)作为塔楼的嵌固端，地下室的顶板不宜太薄，在覆土不太厚的情况下，采用十字梁较好，在覆土较厚时，采用井字梁较宜。
(4)依据地质勘察报告，基础持力层为中密卵石层，A，B栋塔楼采用筏板基础，裙楼基础采用独立柱基础加抗水底板，裙楼和纯地下室部分采用抗浮锚杆。
2.3框架-剪力墙优化设计
框架-剪力墙优化设计应在建筑整体优化设计原则下进行，逐步对各个构件进行优化，继而达到结构受力合理化，节约投资的目的。具体而言，需要注重对框架、剪力墙的协同作用进行优化，实现延性、刚度、承载力的最优化匹配设计。剪力墙结构的优化设计主要考虑结构延性和结构刚度的最佳组合。其中结构延性主要是对建筑物在保持承载能力前提下的变形能力，结构刚度则是对建筑物的侧向位移和自振周期产生影响。在优化工作方面，应根据抗震等级按规范采取抗震构造措施、满足规范弹塑性层间位移角限值，并满足弹性层间位移角的限值实现对钢筋混凝土建筑结构在延性和刚度上的优化设计。
2.4基础优化设计
裙楼和主楼的基础设计应采用差异化设计模式，并结合工程的地勘资料。其中，裙楼部分采用独立基础，而主楼部分则采用筏板基础，桩基承台和基础底板应在参数计算和既有经验相结合的基础上进行设计，避免随意加大钢筋和增大厚度的情况，导致建筑的自重增加，同时也增加建筑成本。例如，在地下室的基础设计部分，原初步设计时，地下室的基础将全部采用筏板基础的模式，但经过审核计算后发现，采用独立基础加抗浮锚杆和防水底板的做法可以起到减少混凝土和钢筋使用量的目的，同时还可以实现施工便捷，提升结构安全性的目的，在保障施工质量的同时降低施工成本。
为保障地下室满足防水要求，裂缝宽度应控制在0.2mm以内，在地下室的外墙和顶板部分设计上，必须保证荷载取值的精准，将行业建筑标准和实际情况相结合，部分外墙和顶板的荷载值取值可以基于实际情况的变化而变化，但是不能低于行业标准规定的限值。
作为塔楼的嵌固端，地下室顶板应进一步加厚，当地下室顶板上部覆土较厚时适于采用井字型梁，当上部覆土较薄时适宜采用十字型梁，鉴于本工程的覆土厚度不大，因此，适于采用十字梁的模式。
结合工程的地质勘察报告，在建筑下部的持力层部分岩性为一层中密卵石层，因此，裙楼基础采用独立基础加抗水底板，主楼采用筏板基础，纯地下室部分采用抗浮锚杆，以保障整个建筑的结构稳定性。
2.5楼板的设计
考虑到楼板要预埋管道的要求，楼板较薄时施工容易造成裂缝，因此楼板设计时采用弹性假定，不采用塑性假定设计，计算楼板厚度、配筋的折减等，精心配筋。最小配筋率取0.2和0.45ft/fy中较大值相同板厚时混凝土强度等级低、钢筋强度大时，最小配筋率低，故优先采用三级筋;板中抗裂钢筋(分布筋)最小配筋率为0.1%，当120mm厚板时，可用6@150;尽量不用大跨厚板。
结语
综上所述，高层建筑结构优化设计是保证建筑使用安全与可靠度的关键所在，此项工作较为复杂、繁琐，必须处理好构件与结构关系，以获得最佳受力状态，传力简单、承载性良好，每一个构件均实现协调运行。在保证结构安全可靠的基础上，结构优化也必须考虑建筑的经济性问题，合理控制材料用量，实现成本的有效降低与效益的增加。
参考文献
[1]孙芳宁.边缘约束构件箍筋间距对带端柱高强混凝土剪力墙抗震性能的影响[J].建筑科学，2014（09）：12~15+21.
[2]兰照军.高层建筑钢筋混凝土框架结构施工技术探析[J].建材与装饰，2018,2(47):18-19.