第一篇：房屋结构设计优化方法研究论文

摘要：建筑结构设计是房屋结构设计中的重要内容，因此，对建筑结构进行优化设计具有重要意义。合理的设计方案，在满足技术要求的基础上，还能满足美观与使用性要求。但是，优化建筑结构设计是一个比较复杂的问题，这就要求我们，必须深入研究优化建筑结构设计的方法。文章首先介绍了结构设计优化方法内容及其原则，并阐述了建筑结构设计优化的现实意义，随后探讨了建筑结构设计优化方法的具体应用，希望对相关人员有所启发。

关键词：建筑结构设计；优化方法；协调性；经济性能

现如今，人们对建筑的要求不再简单的是居住使用要求，随着时代的不断发展，人们对建筑的美观性和安全性也愈加重视，对建筑的实用性能有了更严格的要求。基于以上要求的变化，这就要求我们不断改变并优化结构设计，采取耳穴的方案，同时满足美观性和实用性，并且还能够降低成本投入，提高经济效益，促进建筑业的良好健康发展。

1结构设计优化方法内容及其原则

1.1概述。在房屋建筑结构设计时，如果要对设计方法进行优化，这就势必给工作人员带来更多的问题，例如成本问题和建筑材料问题。这种情况下，就要求工作人员用最低的资金投入，进行房屋建筑设计的优化。对优化房屋建筑设计时，其优化的内容主要包括两个内容：

①优化整体的房屋建筑结构；

②优化局部的房屋建筑结构。而局部房屋建筑结构主要就是对主体结构、房顶结构和下部基础结构等分别进行优化设计。1.2原则。

（1）使建筑具有安全性能。房屋结构优化不是简单的进行材料的节约，而是首先要确保房屋建筑结构安全，然后利用专业知识，结合实际的房屋建筑情况，对房屋建筑结构进行科学合理的优化，从而使得房屋建筑的设计趋于完善。

（2）使建筑具有实用性能。对于房屋建筑优化设计的另一个原则就是要确保建筑物的实用性，使得房屋建筑通过优化设计具备更多的功能，满足人们的实用与使用需求。

（3）保证建筑结构优化的同时保护环境。房屋建筑结构优化设计的另一个原则就是要尊重环境，也就是说要注意环保，例如，可以采用绿色环保材料。

（4）确保建筑具有可用价值。这个原则也是非常重要的一点，要求在进行房屋建筑优化设计时，不能一味追求利益，忽视质量，而是要在保证建筑质量的基础上降低资金投入。根据以上原则，不难看出，在进行房屋建筑结构优化设计时必须保证其科学、安全、质量要求。首先，充分重视结构优化模型，科学合理的结构设计变量得到解决。主要针对相关的参数值和约束来控制参数值的选择应注意，而较小的将实现一个预定义的类型参数，可以有效地减少编程，提高效率，提高整体水平；然后是目标函数的确定，这将对建筑作为一个整体的成本情况来理解。可以科学地确定约束条件，为结构的优化设计奠定基础。

2建筑结构设计优化方法的具体应用

2.1整体和局部优化。房屋建筑结构设计具有复杂层次性。首先要求在进行设计时要考虑设计、结构、安装等不同子系统及其下属体系。在进行优化设计时，综合考虑各个子系统和下属体系并且进行优化；其次，由于在房屋建筑结构设计时设计到施工材料、构建、配件等内容，这就要求进行房屋建筑设计时，进行整体优化。建筑结构的优化计算模型和优化计算方案属于建筑结构优化设计的重要组成部分。建筑结构的优化设计的本质就是在变量中提取重要的参数，根据上述所说参数建立函数模型，从而得到比较好的方案。一般来说，建立模型主要从以下方面入手：①合理选择设计变量，这属于重要内容，而且在选择变量设计会影响参数的选择，因此合理计算变量就能将降低计算编程的工作量；②确定目标函数，首先要在符合函数的基础上找到最优解，才能确定目标函数；其次，将约束条件确定下来，主要包含弹塑性、强度、应力及尺寸等方面，在优化建筑结构的同时，必须确保约束条件的范围在规定的要求之内，满足设计的需求。

2.2建筑主体上部结构的科学性优化。建筑主体上部结构的科学性优化，是在建立模型，优化系统设计，保证科学合理性的基础上，对建筑剪力墙进行优化设计。首先，建立合理的剪力墙数量；其次，保。证剪力墙的整体质量的统一性，保证其整体结构的重心，减少地震等灾害对房屋建筑的破坏；最后，如果要保证剪力墙的高抗剪能力，在满足质量的要求上减少墙的数量。

2.3概念设计结合细部结构设计优化概念设计的应用表明没有具体的量化数据，例如，抗震防裂度，这种情况下没有具体的量化的标准进行优化设计，因此需要用到概念设计。但是在设计过程中，要求工作人员必须会合理且灵活运用建筑结构设计的优化方法。例如，在进行抗震设计时，可以根据房屋建筑的实际情况，选择合理的抗震方法进行设计，方法不同，但是达到了相同的优化目的。

2.4结构设计中注重协调性设计。应用结构设计的优化方法，可以充分体现在协调方面。将建筑与整个平面之间的关系应得到有效的加强，可以在结构设计中加以保护，以及结构设计的外观也应体现。在设计过程中，墙、柱的结构布置，建筑平面功能需要得到有效保证，建筑空间和深度，充分保证房子的整体结构来反映系统的简单性，在各部门的高度可以充分的保护。

2.5对计算结果进行分析，确定最优设计方案。作为优化结构设计中比较重要的部分，结果分析的意义不言而喻。在此过程中，要将计算数据结果进行详细的分析，然后以数据中得到的信息为依据，制定优化设计方案。另外，在优化设计的过程中需要多方面考虑，尤其是各种阻碍因素，要对其进行控制，使得建筑结构优化设计能够顺利完成。此外，由于在施工建设过程中，涉及的人力、物理、财力较多，因此结构优化的主要目的就是合理降低上述指标，从而保证建筑指标不会受到影响。因此，在建筑结构设计中必须注意：①找到建筑技术和经济之间的平衡点，降低二者矛盾，使用高新技术，降低费用成本；②充分理解技术所带来的经济价值，充分意识到技术的进步和发展有利于降低经济损耗，因此这就要求必须加强技术发展。

3建筑结构设计优化的现实意义

3.1有利于降低工程总成本。现阶段，高层建筑不断增加，与普通多层建筑比较，主要的区别就是占据的土地面积比较小，占据的空间面积比较大，减少用地费用。但是建筑物的高度的增加，层数的增多，就容易造成楼与楼之间的不协调问题，占地节约量和建筑的层数不成比例。因此，不可以单纯的追求建筑的高度而忽视土地节约量，要将占地面积、造价进行统一协调。另外，高层建筑并不会因为层数的增多增加楼顶，这就明显的降低了成本，只是会增加楼层的基础造价。

3.2有利于加强建筑物的整体经济性能。随着层数的不断增加，建筑物必会影响整体框架梁与柱的承载能力，使之承载力增加，这就造成墙体的面积和梁柱的体积的增加，增加结构自重，电线、水管等管道等房屋配置会有所延长。相对来说，普通的多层建筑物能够节省建材但不会影响抗震性能。此外，建筑物高度的不同势必会影响墙面的范围，这时候一般会选择圆形建筑或者是接近方形的建筑，这样外墙的周长系数就会相对减少，而且内外装修面积也会随之减少，而且以上形状有利于其受力的提高，在保证安全稳定的基础上增加了建筑的整体经济效益。

4结束语

综上所述，参考实际情况，从多个方面，研究对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的应用，利用结构理念和方法的不断优化，有效的提高建筑整体的结构设计质量。希望本次的相关研究，可以对房屋建筑结构设计优化起到一定指导作用。

参考文献：

[1]丁可.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用探析[J].工程技术研究,2016,(6):129.[2]郭睿.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].住宅与房地产,2017,(3):93.[3]范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报,2014,(8):23-25.

第二篇：优化设计方法在房屋结构设计的应用论文

摘要:随着社会经济水平的不断提升，人们对于房屋的要求也不断提高。起初房屋是提供人类居住活动的空间，随着技术的进步，房屋不仅需要具有使用功能，更需要便于施工，具有安全、可靠、美观、经济、实用的特点。因此，在结构设计过程中应该充分考虑房屋的这些功能要求，充分利用有限的空间，提升住户的体验感。文章总结多年结构设计经验，从实践角度出发探究建筑结构设计优化方法。

关键词:房屋；结构设计；优化方法

0前言

实用性与安全性是房屋结构设计的基础，而随着建筑技术的发展，现代建筑结构设计中不仅需要考虑房屋的安全性与实用性，还需要考虑房屋的美观性与经济性，同时还要兼顾施工的便利性，能够按期的保质保量的将蓝图变成实物。因此，在结构设计过程中，必须对房屋结构设计进行优化，从而实现以上要求。笔者结合多年的工作经验，总结房屋结构设计优化方法，为后续房屋结构设计优化提供借鉴。

1结构设计优化方法理论体现

结构设计优化主要是考虑房屋结构安全、实用基础上使得其具有一定的美感。这种优化方案是通过一定的数学计算，将不同的结构设计方案进行对比分析，选择最优方案作为最终的设计方案，从而实现预期目标[1]。从结构设计优化理论角度出发，房屋结构设计优化可以分为分部工程结构优化以及总体方案优化两个方面内容。总体方案优化主要是对房屋的屋盖系统、围护结构、结构细部构造进行有针对性的优化设计。在优化过程中要充分考虑房屋的选型、布置、受力、造价、节能等方面，还需要综合考虑实际施工过程中施工技术是否能够满足该设计要求、房屋建筑是否经济，全方位、多角度的对房屋结构设计进行优化。随着设计理念的不断更新、建筑技术、建筑材料的不断更新，在结构设计优化过程中也应该不断地进行创新设计。结构设计人员应该时刻更新自己的知识储备，紧跟时代潮流，在保证房屋安全性的基础上实现结构形式的创新。在房屋结构设计过程中，设计人员应该尽可能缩小刚度中心以及质量中心的差异，所设计的房屋建筑平面尽量做到规则以及对称[2]。同时，加强对房屋受力的分析，保证房屋在水平荷载作用下不会由于力的作用使得房屋出现扭转的情况，能够满足用户使用功能的情况下，尽可能使得垂直方向上受力构件能够上下贯通。为了能够提高房屋的经济性能以及降低结构设计的难度，在设计过程中应该减少转换层的设计。垂直方向刚度方面，结构设计优化中也需要重点关注，在刚度上应该形成逐渐变化而非突变的形式，突变会使突变部位应力集中，致使结构产生薄弱部位。

2结构设计优化的意义

房屋建筑结构设计优化不仅能够提升建筑的美观性，充分有效地利用有限的空间，同时可以有效地控制工程造价。对建设单位来说，所需要得到的是利用较少的投入，能够获得最大的效益，并且房屋具有足够的安全性、可靠性以及科学性，这也是对结构设计优化的要求。根据大量的统计数据可以发现与传统的房屋结构设计相比，运用结构设计优化技术能够有效地降低工程造价6%~35%[3]。通过优化后的房屋结构设计可以使得每个部分相互协调，能够有效地提高空间的利用率，同时可以根据房屋的特性选择合理的建筑材料。在保证房屋安全系数的同时，能够提高房屋的实用性与经济性。

3结构设计优化技术应用步骤

3.1建立优化模型

对房屋整体结构进行优化时，通常情况下采用以下三个步骤完成:1）选择合理的设计变量。结构设计优化人员应该重点选择对房屋结构影响较大的参数作为设计的变量。例如约束控制的参数、目标控制的参数，具有包括结构可靠度、工程造价、损失期望值等指标。在结构优化过程中，对部分变化幅度不明显、影响程度不高的参数或者部分采用特定的参数就能满足要求,设计人员可以事先预定参数进行设计，这样设计人员在计算、设计、编程的过程中可以大大的减少工作量。2）确定目标函数。在优化的过程中，设计人员需要设定能够符合预定条件的钢筋截面积、构件几何尺寸以及其对应的失效概率，从而使得成本控制最优化。3）确定约束条件。房屋结构的安全性与可靠性是房屋结构设计的基础，是优化的前提条件。因此在函数设定的过程中,必须设定相应的约束条件。房屋结构设计优化的约束条件通常包含以下几个方面内容:尺寸约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构强度约束、应力约束、可靠指标约束、结构体系约束、确定下条件约束、弹塑性约束、极限状态约束等。在优化过程中，设计人员必须将实际项目情况的约束条件与假定的约束条件作对比，确保所设定的约束条件能够满足实际工程需求。

3.2方案设定、程序设计与结果分析

以可靠度为基础的房屋结构设计优化具有非线性以及多条件、变量复杂的特点，在优化结构计算的过程中，通常情况下将具有约束性的优化转化成为无约束性的优化函数进行计算。目前，我国结构设计优化中常用的计算方法有:复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。随着计算技术不断应用于设计领域，将基于可靠度进行的房屋结构设计优化方案以及选用的符合工程实际情况的优化计算方法运用计算机语言编制相关的程序，从而提高优化设计的运算速度以及满足结构优化的各项功能需求。在选定优化计算方法、建立相应的优化模型与优化程序的基础上，对结构设计进行优化。设计人员通过所编制的程序对方案进行处理后，必须对程序运行的结果进行比较分析,选择最佳的优化方案。在结果分析的过程中，结构优化人员必须对各个影响因素进行整体综合性考虑，多角度、全方位地考虑优化方案。优化方案结果分析对结构设计优化及其关键，对结果进行有效的分析能够从中选择安全性、实用性、合理性以及美观性有效协同的方案，同时，可以降低建筑施工难度，加快施工进度，降低建设投资。在优化过程中只考虑经济效益，忽略对技术方面的考虑是不正确的，在优化的过程中应该将两者相互统一，形成有机整体进行综合优化。

4结语

房屋结构设计优化是建筑结构设计中的重要环节，由于选择最佳的结构设计方案不仅将先进的施工技术融入到设计之中，使得建筑更科学，同时能够有效降低建设成本，提高房屋的经济性。但是，房屋结构设计优化是一项综合且复杂的系统性工程，需要设计人员具有较高的专业素养，较为丰富的结构设计经验，同时能够准确地把握当前的新施工技术、新型建筑材料。笔者结合多年的结构设计优化经验，从优化的步骤、方法、程序设计等方面展开论述，为后续结构设计优化提供借鉴。

参考文献:

[1]周宏伟.刍议房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].四川水泥,2014(12):283+286.[2]张明,刘文斌,李闯,聂宏.优化驱动的起落架结构设计方法[J].航空学报,2015,36(3):857-864.[3]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居(下旬刊),2013(10):18-19.

第三篇：剪力墙结构设计研究论文

摘要:在建筑行业发展中，剪力墙结构是建筑结构中的重要组成部分。剪力墙由于抗震性能好、抗侧刚度大等优点在目前建筑施工中得到广泛推广和应用。为了提高建筑水平、保证建筑质量，在建筑结构设计中应严格遵循剪力墙结构设计原则，规范剪力墙结构设计要点，科学、合理地运用剪力墙结构在建筑结构设计中的优势。

关键词:剪力墙结构;建筑结构;设计;应用

目前，剪力墙结构设计在国内并没有相关规范条例，设计者应用在建筑结构设计中时参照实践经验和建筑实际要求来设计。剪力墙结构能够更好地适应建筑的发展需求，是建筑结构设计中常见的一种结构，设计得当不仅能减少建筑施工时间，以其抗侧刚度大等优势还能增加建筑使用年限，在建筑结构设计中占据着重要的地位。虽然剪力墙结构应用广泛，但是并不是所有建筑都适用，设计者应结合实际情况综合考虑，根据可靠分析来设计剪力墙结构，才能最大限度发挥其作用。

1剪力墙结构概述

1.1剪力墙结构

剪力墙结构是指建筑(包括房屋极其附属的建筑物)用来承受风荷载或者地震等自然灾害引起的水平荷载的墙体，因此又叫做抗风墙、抗震墙或者结构墙。剪力墙结构设计初衷是为了防止建筑结构遭受外力破坏，提高建筑结构的稳固性。所谓建筑结构，根据施工方法分为:混合结构、框架结构、剪力墙结构以及框筒结构等，剪力墙结构具有抗侧刚度大、用钢量小以及抗震性能强等优势，对比其他建筑结构，剪力墙在建筑结构设计中应用较广泛。剪力墙结构的建筑材料一般选用钢筋混凝土，利用钢筋混凝土墙板承受建筑结构来自竖向受力和横向受力，但在实际施工中，剪力墙结构主要指竖向的代替梁柱受力的钢筋混凝土墙板(见图1)，水平方向仍然是用钢筋混凝土的大楼板搭载墙上实现对建筑结构水平力的控制。

1.2剪力墙特征及种类

根据剪力墙的墙体是否开洞以及开洞尺寸的大小，6～7m的为大开间，3～3.9m的为小开间，而小开间剪力墙较经济合理，减少了建筑成本，增大了建筑使用面积。剪力墙结构分别有以下四种:①实体墙，其中只有实体剪力墙结构墙体不开洞。实体墙的变形主要是曲型，墙体承受能力比较强，不会发生突变，稳定性较好。②整体小开口剪力墙，相对来说截面墙体开洞面积较小，占整个墙体面积的比例不超过15%，变形为弯曲型，弯矩图处有可能发生突变。③多肢或双肢剪力墙，墙体开洞面积过大并且洞口成列状分布，弯矩图处不会发生异常情况，受力特点和整体小开口剪力墙相似。④壁式框架剪力墙。墙体开洞面积在几种剪力墙结构中是最大的，墙肢线与连梁线上的刚度比较接近，变形为剪切型，受力特点与框架结构相似。

2剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

2.1剪力墙结构设计原则及要点

2.1.1对墙体进行受力分析

剪力墙结构在建筑结构设计中，墙体作为平面构件承受着建筑结构水平、垂直方向的剪力和弯矩，因此，在进行剪力墙结构设计时，要对墙体自身的实际受力情况进行充分研究和分析，保证墙体质量，才能发挥出剪力墙应用在建筑结构设计中的重要效果。

2.1.2平面内搭接

剪力墙的主要作用就是代替原始建筑结构中的梁柱受力，决定了剪力墙结构在同一平面内对自身刚度和承载力的要求。首先，剪力墙结构的平面布置方向应该尽量沿着主轴的方向，不能出现对直或拉通的现象，若方向不一样，则应该使剪力墙结构连在一起，只有这样，剪力墙结构才能发挥出在建筑结构设计中的价值。再者，剪力墙结构在垂直方向上要做到从下往上连续的布置，避免发生刚度突变，且刚度要分配均匀，剪力墙结构开的洞口要形成明确的墙肢和连梁。最后，合理控制剪力墙结构的数量，在建筑结构平面布置和设计时不能使剪力墙结构过于密集，需要平衡抗侧力刚度，如果抗侧力刚度过大，剪力墙结构重力加大，无形中对建筑抗震能力造成威胁。由于处在平面外的刚度和承载力相对较小，在建筑设计剪力墙结构时应尽量避免平面外的梁体与剪力墙连结，影响剪力墙弯矩发生突变导致施工质量问题，实在无法避免的情况下，应当按照相关施工标准加固剪力墙结构(见图2)，确保剪力墙平面内外安全。

2.1.3调整超限

1)剪力墙结构应遵循建筑楼层之间最小剪力数的原则，例如在建筑结构设计初期，考虑到提高建筑抗震性时需要适当降低建筑结构自身重量，剪力结构设计应在短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩40%以内的前提下，尽量控制剪力墙的数量［1］。2)有必要对楼层之间最大位移与楼层高之间的比例进行调整的原则，为满足地震作用等对建筑造成扭转或剪切变形导致的建筑楼层之间发生位移的需要，剪力墙结构设计不能只依靠控制竖向构件数量来对建筑变形进行处理，调整楼层之间最大位移和楼层高比例可以尽量减少楼层之间的扭转、剪切变形。3)超限的具体内容是依据相关规定，剪力墙结构中连梁剪力和弯矩的跨高比须＞2.5，反之，如果跨高比＜2.5，则视为超过规定限度，但是跨高比大于2.5并不等于越大越好。例如当剪力墙结构连梁跨高比在5～6时，并不会导致连梁刚度发生变化，但是剪力墙出现超限现象，剪力墙结构发生突变概率增大，不利于整体建筑结构施工，这种情况应该采取框架结构的方式设计剪力墙。所以，剪力墙结构设计时，超限调整也是必不可少的内容之一，既保证剪力墙结构质量，又能有效控制建筑结构整体质量。

2.2剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

2.2.1平面布置

明确定位剪力墙设计要点，平面布置应尽量均匀、对称，同一平面内外的剪力墙结构的质量中心和刚度中心完全重合，减少扭曲，增加稳固性。建筑结构设计过程中较长的剪力墙结构要设计开洞口，并均匀分配成长度相等的几段墙面，为避免剪力墙发生剪切破坏，相关施工指标规定:每段独立墙面总高度与截面高度之间的比例必须≥2。剪力墙结构洞口一定要保证上下对齐，成列布置，避免墙洞交错叠合导致剪力墙受力刚度减小，否则剪力墙结构容易变形，发生施工事故。在建筑结构抗震功能设计时，进行双向或多向设置对剪力墙结构的功能性有一定的保障，形成一定的空间工作结构，当剪力墙结构洞口与墙边或洞口与洞口之间形成墙肢截面高度与厚度比例＜4的小墙肢时，应该采取框架柱箍筋设计对剪力墙结构进行全高加密。对较长的墙肢要分为两个墙肢施工，超过8m长的墙肢都应设置施工洞使其划分为小墙肢。同时剪力墙结构的抗侧力刚度不宜过大，否则会导致墙体自身重力增大，违背了抗震性能设计的初衷。剪力墙结构的抗侧力刚度值可以通过公式:T=n(0.05～0.06)来计算，式中，n为建筑结构的楼层数，建筑施工建模时计算得出精确数据，防止抗侧力刚度过大影响建筑施工。

2.2.2墙肢截面厚度

剪力墙结构设计应用在建筑结构设计中，对墙体厚度施工有明确规范条例，例如短肢剪力墙，条例规定其底部加强部位不能＜0.2m，其他部位必须＞0.18m。剪力墙的厚度应按阶段变化，为防止剪力墙结构发生刚度突变，剪力墙阶段变化范围应控制为50～100mm，且要均匀连续变化，当混凝土等级和强度改变同时发生时，建筑结构设计必须将两者错开楼层。剪力墙结构墙体厚度的规范性施工能有效保证墙体的稳定性和刚度，直接决定了建筑结构的稳固性和安全性。

2.2.3剪力墙结构连梁钢筋配置

连梁是高层建筑的重要承重构件，按照国家四级地震抗震指标来说，剪力墙结构的配筋率不得低于0.2%，前三级抗震则要求不能低于0.25%。因此，在剪力墙结构设计过程中，连梁配筋率必须严格按照相关指标进行，结合实际对建筑结构连梁进行精确的承压计算，可适当增加剪力墙的配筋率，有效防止扭曲、剪切力对建筑结构的破坏，同时也不可盲目增加，避免剪力墙结构自身重力过大影响其抗震性。

2.2.4边缘构件设计

在建筑结构设计中设计剪力墙时，剪力墙的边缘构件也是一个比较重要的部分。剪力墙结构的边缘构件主要有端柱、暗柱等，增加边缘构件的延展性，结合实际设计需求约束边缘构件设计能防止剪力墙结构产生水平位移等问题。

3结语

在充分保证建筑结构的稳定性及安全质量的前提下，有效降低建设成本，优化建筑结构设计有助于建筑实现效益最大化。建筑结构设计中，剪力墙结构设计应用的重要性和广泛性在国内建筑业已经占据了很大的比例，设计人员在设计剪力墙结构时，应经多番论证结合建筑实际情况和设计要求，以剪力墙种类的多样性和灵活性为基础，遵循设计原则，把握剪力墙的设计要点，促进剪力墙结构设计技术的发展，推动建筑事业取得更大的成就。

参考文献:

［1］付艳强．论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用［J］．科技风，2014，27(1):146－147．

［2］王小引．剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析［J］．门窗，2015，9(3):123，125．

［3］许晓东．建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析［J］．黑龙江信息科技，2014，18(23):277．

第四篇：荷载与结构设计方法论文

浅谈建筑施工现场火灾爆炸事故

及预防措施

余进

（长江大学工程技术学院城市建设系土木工程61203）

摘要：在建筑施工现场发生的各类生产安全事故中，火灾事故所占的比例虽然不大，但如果防范措施不到位，处理不当，极易造成施工人员群死群伤和重大的经济损失，并产生恶劣的社会影响。另一方面，这几年随着基建规模的不断扩大，各地建筑施工火灾事故的发生也日益频繁。因此，加强施工现场火灾事故的防范也越来越重要。随着社会经济的飞速发展，城乡居民生活水平不断提高、生活条件不断改善，相应配套的公共、居住、生产等标志性建筑越来越多，建筑工地也随之增加，新材料、新结构、新技术也广泛的应用与现代建筑中，建筑施工现场出现了大量的火灾隐患，如不加以监督整改，一旦发生火灾，不仅会烧毁未建成建筑物和其周围建筑物，而且会造成重大人员伤亡。因此，加强施工现场的消防安全工作，势在必行。

关键词：施工现场 火灾 爆炸 先天性火灾 焊割 烟头点 敷设 着火三角形

0 序言

随着我国现代化城市建设的快速发展，建筑施工工地成为当前城 市中最常见的作业场所。建筑工地是一个多工种，立体交叉作业的施工场地。施工现场存在火灾隐患多、出入人员杂乱人为潜在火险因素多的特点。极易发生建筑工地火灾，给国家财产和人民生产安全造成巨大损失。因此，认真研究火灾发生机理，最大限度地减小伤亡事故，是每位消防工作者和安全工作者面临的课题。通过分析对施工现场火灾事故的各种因素及逻辑关系做出全面阐述，并根据施工现场火灾事故的发生，发展过程，找出行之有效的防治措施，防止该类事故的发生。为施工现场的消防管理和监督提供理论依据，并且为该类事故的安全评价提供科学、可靠的参考依据。建筑施工现场火灾事故的类型

1.1 焊割火灾事故

在焊割火灾事故中，危害性最严重的是容器焊割爆燃事故，往往导致作业人员当场死亡，严重的甚至引起整个厂房或生产系统爆炸，造成灾难性后果。如油罐、液化石油气罐、天然气管道等的焊割作业，如果防范措施不到位，可能造成部分容器与作业场所周围存在的爆炸性混合物浓度过高，一旦遇明火，将引起爆燃。

2000年5月，浙江温岭市某公司在对一已严重腐蚀的油罐进行动火检修，由于未对油罐进行置换和清洗，油罐内的残油和空气形成爆炸性的混合气体，在焊接过程中焊接火花引发油罐爆炸，造成6人死亡，2人受伤。在焊割作业前未认真检查作业周边环境，清除易燃品，又未制定有效的防范措施，焊接作业时产生的焊渣引燃易燃物，造成火灾事故。

1999年，浙江宁波市某工地，作业人员在l 0层外墙处用电焊切割螺栓，被割下的螺栓和焊渣落在6层外架上，引燃毛竹脚手片，而工地又未按规定配备监护人员和灭火设施，致使火势蔓延，最终造成外脚手架全部烧毁，造成直接经济损失20余万元，拖延工期近两个月。

1.2电气火灾事故

建筑施工现场，场地大线路分散，施工机具、照明设备较多，且大多设置在室外，容易发生受潮、老化。一旦出现漏电短路或负荷过大等电气故障时，就有可能引起火灾，并造成无可挽回的损失。

2004年4月，浙江宁波市某工地作业人员在下班时未及时清理木工车间的木屑，且未切断圆盘锯的开关电源，由于开关受潮短路引燃木屑，导致火灾事故发生。

1.3其他火灾事故

对明火及防火重点部位管理不严，随意抛掷烟头、火柴梗引燃可燃物或电热器具烤着可燃物造成火灾事故，这类事故主要发生在食堂、宿舍、仓库和木工制作场地等部位。

2003年，浙江宁波市某工地，由于食堂工作人员用火不慎，引燃彩钢板活动房墙体内的泡沫填充材料，造成l 6间活动房及屋内生活用品全部烧毁，幸而是上班时间，未造成人员伤亡。建筑施工现场存在的火灾隐患 2.1 施工现场临时建筑物布局不合理 2.1.1 建筑物密集且耐火等级低

由于施工现场局限性强，人员多，现场内的办公室、员工休息室、职工宿舍、仓库等建筑相互毗邻或者成“一”字型排列，并且这些建筑大都为临时性，而且都是三、四级耐火等级简易结构的建筑物；还有一些职工宿舍与重要仓库和危险品库房相毗连，甚至临时建筑物相互间隔只是用三合板等材料简易隔开；也有的职工宿舍只有一个安全出口，一旦失火，势必造成严重后果。

2.1.2 易燃、可燃材料多，火灾蔓延速度快

一些建筑企业雇佣外来民工，吃住在工地，生活中使用的物品多数为可燃的，无形中大幅度增加了施工现场的火灾荷载，尤其是因施工需要，有的施工现场仍然采用木制等可燃性的脚手架和易燃材料的安全防护物，特别是装修现场既堆放有大量的可燃性装修材料，又存放有油漆等易燃易爆危险物品，一旦发生火灾，势必造成猛烈燃烧，迅速蔓延。

2.1.3 建筑施工现场的消防安全条件较差

一些建筑工地没有配备必要的消防器材，随意堆放建筑材料，堵塞了消防车道，还有的在明火作业区堆放易燃、可燃材料，以及危险物品库房混用。

2.1.4 先天性火灾隐患

有的建筑物未经消防部门审批，擅自施工，有的虽然经过消防审批但施工单位按着建设单位的意图擅自改变局部的平面设计，还有一 些单位装修时遮挡消防设施，减少安全出口、疏散出口和疏散走道设计时净宽度和数量，从而留下了先天性火灾隐患。

2.2 施工现场职工消防安全意识谈薄

部分施工单位负责人的消防安全意识淡薄，消防安全素质较差，不知道自身的消防安全职责。在进行施工现场检查时，大部分施工负责人认为一切都是建设单位的事，根本与自己无关，消防部门不应该管，主观上舍不得投入资金，购置必备的消防器材。同时施工单位雇佣临时民工流动性大，没有经过严格的管理和消防安全知识培训，消防安全意识淡薄，不了解、不掌握基本的消防知识，不会利用灭火器扑救初期火灾，不会报警、不会组织人员疏散，尤其是施工时间短、作业分散的民工，很难落实消防安全管理工作。

2.3 施工现场消防安全管理不到位

虽然大部分施工工地消防安全管理制度健全，但也只是挂在墙上，没有真正落到实处，而个别的工地连消防安全制度也没有，更谈不上消防安全管理了，施工负责人只重视施工进度和施工质量，忽视消防安全管理，突出表现在：

2.3.1 用电量大、电气线路敷设不规范

随着机械化水平的提高，施工现场机械化操作和用电量大幅度增加，违章安装电气设备、私拉乱接电气线路现象较为严重，也用的直接将配电装置安装在可燃木制构件上。

2.3.2 普遍存在违章使用明火的现象

施工期间，经常使用电焊、气焊和用明火来熬沥青，进行电焊、气焊的工作人员无证上岗，操作时不采取必要的安全措施，甚至在火灾危险场地没有事先办理动用明火审批手续，特别是一些改扩建以及建筑内部装饰装修工程，没有严格的消防安全管理，甚至边营业边施工，不计后果。

2.3.3 施工单位忽略烟头点火源管理

施工现场办公室；民工宿舍；建筑材料堆场；可燃、易燃物较多，并且雇佣的临时民工、外来人员吸烟的随意性强，一旦将烟头丢弃在火灾危险等地方，时间一长，极易造成火灾。

2.3.4 忽视易燃易爆化学物品的管理

施工单位经常使用氧气、乙炔；同时民工食堂大部分临时采用液化石油气作燃料，一旦使用管理方法不当，造成易燃易爆化学物品泄漏，遇到明火，极易造成群死群伤火灾事故。

2.3.5 忽视意外火灾

这种火灾是由于不能预见或忽视管理引起的，主要是管理不到位，发生民工私仇、泄愤等放火案件火灾。

施工现场存在的火灾隐患，给国家和人民群众的生命财产安全带来极大威胁，为预防施工现场火灾事故的发生，笔者认为应采取以下有效措施。建筑施工现场火灾危险源的识别

根据经典的着火三角形原理，燃烧的发生必需具备可燃物，助燃物，和点火源三要素，在施工现场火灾中助燃物即为空气可以不考虑。由此可以看出，施工现场火灾事故的发生必须具备可燃物和点火源两个条件。同时燃烧的产生并不意味着一定发生火灾，只有在燃烧失去控制的情况下，火灾才发生。因此火势的蔓延也是施工现场火灾事故所考虑的一个重要方面。

3.1 引发起火的易燃、易爆，可燃物

建筑工地存放着大量的屋面墙面保温材料、建筑装修材料、油毡纸、草垫子、油漆等可燃材料及汽油、柴油、油漆等易燃、可燃液体。同时建筑工地中的作业棚、仓库、宿舍、办公室，厨房等设施，绝大多数都是用可燃材料搭设而成的临时建筑，耐火等级低。另外，施工时遗留的废刨花、锯末、油毡纸头也都是易燃、可燃物。

3.2 触发起火的点火源

施工现场明火作业特别多，在工程施工高峰期间，电焊、气焊、熬制沥青、喷灯、煤炉，以及在冬季施工中，水、砂子、河石等均要用火加热，还有工人宿舍、休息室内的取暖、食堂的用火用电等。施工现场临时电气线路多，缺乏系统正规的设计，电气线路纵横交错。同时由于管理不力，电气线路老化现象较多，容易发生漏电短路，超负荷用电等火灾隐患。施工现场人为起火因素多。由于建筑施工的工艺特点，各工序之间都相互交叉、流水作业，建筑工人常处于分散、流动状态，乱动机械，乱扔烟头现象时有发生。

3.3 火势蔓延因素

建筑工地内低耐火等级的临时建筑多，而且往往相互连接，缺乏应有的防火距离，所以一旦起火，尤其遇到风天，蔓延非常迅速。一 般工地往往只有临时消防水源，在某些重要临时设施附近放置几个手提式灭火器，不可能设置比较完善的施工现场消防设施，并且施工人员的消防常识大多比较匮乏，所以很难及时地将发生的火灾遏制在初起阶段。防范措施的制定和采取

4.1 建立健全和落实消防安全责任制

施工现场必须建立健全消防安全责任制，并成立领导小组。施工企业、工程项目部和施工班组要层层签定消防安全责任书，覆行各自消防安全管理职责。项目部应根据工程的规模配置1名以上的兼职消防员，有条件的工地，可以建立一支经过培训的义务消防队伍。项目部还必须建立防火制度、动火审批制度、消防安全检查制度、危险品登记保管制度、职工消防安全教育制度等，并认真贯彻落实。

4.2 认真编制和执行消防专项安全方案

项目部要根据工程的情况，确定防火重点部位和重点环节，制定相应的措施和火灾事故应急预案，编制消防专项安全方案，绘制消防设施平面布置图，并将该图与工地的“五牌一图”放在一起。在消防设施平面布置图中，应当明确消防设施的位置、类型和数量，还应标明疏散通道。在进入施工前，还应制订防火、防爆安全计划，划分防火责任区，并落实到各班组。项目部在进行安全教育和安全技术交底时，应当将消防专项安全方案的内容和消防制度也作为培训和交底的内容，传达到每一个施工人员。4.3 严格火源管理

项目部应加强现场火源的管理，严格动火审批制度。在食堂、仓库、材料堆场、木工制作场地等重点部位应设立明显的《严禁烟火》等防火、防爆标志；易燃、易爆物品应专人负责管理，并建立台帐资料；氧气瓶、乙炔发生器等受压易爆器具，要按规定放置在安全场所，严加保管，严禁曝晒和碰撞；氧、气焊场所应远离料库、宿舍；施工现场应禁止在具有火灾、爆炸危险的场所动用明火，因特殊情况需动用明火作业的，应根据动火级别按规定办理审批手续．并应在动火证上注明动火的地点、时间、动火人、现场监护人、批准人和防火措施等内容；施工现场还应设置固定的吸烟室，杜绝游烟现象。

4.4 消防设施的配备和保养

项目部在对灭火器配置的设计计算时，应先确定配置场昕的危险等级、火灾种类以及要保护面积所需的总灭火级别，然后根据各设置点的具体要求、准备选用的灭火器种类、灭火器规格来确定配置数量，根据配置场所的固定消防设施情况进行修正。根据要求，建筑物每层楼梯口、脚手架每排上下通道处应配置不少于一个灭火器；当建筑施工高度超过3 0m时．应配备足够的消防水源和自救的用水量，立管内径约在2″（约合50mm）以上，每层设置消防水源接口，并有足够扬程的高压水泵保证水压；在食堂和餐厅，应根据面积大小分别配备一个以上的灭火器：在仓库、生活区、办公区、木工制作场地、模板堆场等重点部位也必须配置足够的灭火器。

目前施工现场大多选用干粉灭火器，干粉灭火器根据其昕采用的 灭火剂种类不同分为A B C和B C两种。其中A B C类采用的是磷酸铵盐，因其对固体可燃物具有粘附作用，所以可用来扑救包括含碳固体可燃物(即A类火灾)所有类型火灾。B C类干粉采用的是碳酸氢钠，因其对固体可燃物不具备粘附作用而不适宜于扑救A类火灾。而目前工地中配置的干粉灭器几乎都是属于B C类，包括模板堆场、木工制作场地等存在A类火灾隐患的重要场所。这样一旦发生A类火灾，势必造成不应有的损失。因此，工地在确定灭火器种类时，必须根据不同的作业条件和环境，合理配置。

除了正确配置灭火设施外，还应指定经过培训的专人进行定期检查和保养。如干粉灭火器，应定期检查压力显示表，指针是否指在绿色区域。如指针已在红色区域，则说明内部压力已泄漏无法使用．应赶快送维修部门检修：每半年还应检查干粉是否结块，储气瓶内二氧化碳气体是否泄漏。

4.5 加强对消防重点环节的防范 4.5.1 焊割作业

在进行焊割作业前，除按规定办理动火审批手续．并根据要求对作业环境进行检查，采取相应的防护措施外，还必须对作业人员进行针对性的安全技术交底和班前教育。在焊接作业时，应先对焊炬的射引性能、是否漏气等进行安全检验，符合要求后再点火；点火时，应先开乙炔，点燃后再开氧气并调节火焰；熄火时，应先关乙炔后关氧气，防止火焰倒袭和产生烟灰；如发生回火现象，应急速关闭乙炔．再立即关闭氧气，倒袭的火焰在焊炬内会很快熄灭，然后再开氧气，吹 出残留在焊炬内的烟灰一切割作业时，割炬使用的安全要求，与焊炬基本相同，但应注意在切割开始前，应清理工作表面的漆皮、铁屑和油污等，防止锈皮等杂物爆溅伤人：在正常工作停止时，则应先关氧气调节手轮，再关乙炔和预热氧气手轮。

4.5.2 油漆、木工作业

油漆、木材均为易燃物品，因此油漆和木工作业也是防火的重点环节。项目部应在油漆、木工作业部位设置防火标志：该处的施工机械、照明设备和配电线路均应符合防火、防爆要求，并应通风良好。在作业时，严禁动用明火，并应严格控制室内温度、粉尘浓度(木工作业)和有毒、可燃蒸气浓度(油漆作业)。

4.5.3 电气设备的防火

施工现场的电气设备应做到防雨、防潮，并根据安装部位的特点采取相应的措施。一是要正确选用电气设备，在具有爆炸危险的场所应按规范要求选择防爆电气设备，在食堂、试块养护室等潮湿场所应采用防潮灯具。二是应选择合理的安装位置，保持必要的安全距离，如照明灯具表面高温部位应当远离可燃物，碘钨灯、高压汞灯不应直接安装在可燃构件上，碘钨灯及功率大的白炽灯的灯头线应采用耐高温线穿套管保护等等；三是应按规范要求对电气设备的金属外壳等部位，做可靠的接零或接地保护，防止漏电导致火灾危险；四是要加强日常维护保养，保证电气设备的电压、电流、温升等参数不超过允许值，电气设备保持足够的绝缘能力，电气连接良好，确保电气设备的正常运行。消防部门要规范执法、依法监督、严把审批关，避免留下先天性火灾隐患

公安消防部门在依法实施消防监督检查过程中发现的未经审批而擅自施工的单位要限期补办有关手续，严格依照法定程序，依据国家的法律、法规、规章以及技术标准进行有效的科学监督管理，最终达到消除火灾隐患目的。合理规划施工现场的消防安全布局，最大限度地减少火灾隐患

6.1 要针对施工现场平面布置的实际，合理划分各作业区，特别是明火作业区、易燃、可燃材料堆场、危险物品库房等区域，设立明显的标志，将火灾危险性大的区域布置在施工现场常年主导风向的下风侧或侧风向。

6.2 尽量采用难燃性建筑材料，减低施工现场的火灾荷载。6.3 民工宿舍附近要配置一定数量的消防器材，大型建筑工地应设置消防水池以及必要的消防通讯、报警装置。施工单位要认真贯彻落实《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》，实行严格的消防安全管理

7.1 确定法定代表人或者非法人单位的安全负责人，对施工现场的消防安全工作全面负责，成立义务消防安全组织，负责日常防火巡查 工作和对突发事件的处理，同时指定专人负责停工前后的安全巡视检查，重点巡查有无遗留烟头、电气点火源、明火等火种。

7.2 对雇佣的临时民工必须经过消防安全教育，使其熟知基本的消防常识，会报火警、会使用灭火器材、会扑救初期火灾，特别是要加强对电焊、气焊作业人员的消防安全培训，使之持证上岗。7.3 加强施工现场的用火管理。要严格落实危险场地动用明火审批制度，氧气、乙炔瓶两者不能混放，焊接作业时要派一监护人，配齐必要的消防器材，并在焊接点附近采用非燃材料板遮挡的同时清理干净其周围可燃物，防止焊珠四处喷溅。

7.4 在民工宿舍、员工休息室、危险物品库房等火灾危险处设立醒目的严禁吸烟等消防安全标志，必要时设置吸烟室或指定安全的吸烟地点。

7.5 加强施工现场的用电管理。施工单位确定一名经过消防安全培训合格的电工正确合理地安装及维修电气设备，经常检查电气线路、电气设备的运行情况，重点检查线路接头是否良好、有无保险装置、是否存在短路发热、绝缘损坏等现象。火灾事故应急措施

8.1 施工现场万一发生火灾事故，火灾发现人应立即示警和通知项目现场负责人，并立即使用施工现场配备的消防器材扑灭初起之火，项目现场负责人接到报警后，要立即组织项目义务消防队进行灭火，并安排人员疏散，转移贵重财物到安全地方，拨119电话报警、接警，同时通知公司领导和保卫部。

8.2 在灭火时要根据燃烧物质、燃烧特点、火场的具体情况，正确使用消防器材。

8.2.1 施工现场发生火灾，绝大多数都是由于烧焊作业或遗留火种引燃竹木等固体可燃物而引起的。对于这类火灾，可用冷却灭火方法，将水或泡沫灭火剂或干粉灭火剂(ABC型)直接喷射在燃烧着的物体上，使燃烧物的温度降低至燃点以下或与空气隔绝，使燃烧中断，达到灭火的效果。

8.2.2 如遇电器设备火灾，应立即关闭电源，用窒息灭火法。用不导电的灭火剂，如二氧化碳灭火器、干粉灭火器(ABC型或BC型均可，下同)等，直接喷射在燃烧着的电器设备上，阻止与空气接触，中断燃烧，达到灭火效果。

8.2.3 如遇油类火灾，同样可用窒息灭火方法，用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器等，直接喷射在燃烧着的物体上，阻止与空气接触，中断燃烧，达到灭火的效果。严禁用水扑救。

8.2.4 如遇贵重仪器设备、档案、文件着火，可用窒息灭火方法，用二氧化碳等气体灭火器直接喷射在燃烧物上，或用毛毡、衣服、干麻袋等覆盖，中断燃烧，达到灭火的效果，严禁用水、泡沫灭火器、干粉灭火器等进行扑救。

8.3 扑救火灾爆炸事故，应遵循如下原则：

从上向下、从外向内，从上风处向下风处。

8.4 当事故现场火灾危及到和身烧伤，即紧急把伤者隔离火源，并 把火扑灭，轻度烧伤可即包扎处理。中、重度烧伤者马上送医院治疗，并进行医学观察。

9结论

9.1 加强施工现场易燃、易爆、可燃材料的管理，及时清理作业遗留的可燃废渣，并远离火源，电源。在含有易燃物品作业场地严禁吸烟和动用明火。

9.2 加强对明火作业、电气焊割等过程的管理。

9.3 加强对电气线路和电气设备的规范安装和日常检查管理。9.4配备完善的消防设施和消防器材。

9.5 加强对施工队伍管理和消防安全培训，提高员工的消防安全意识和消防技能。

致谢

本论文得以顺利完成，我衷心感谢杨金招老师，您为人随和热情，治学严谨细心。在我遇到问题的时候，总能及时而又耐心地指导我，帮助我，鼓励我，抚慰我焦急的情绪。

从论文选题到收集资料，从写稿到修改期间经历了喜悦、烦躁、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。我知道，这些都我无不饱含着杨老师的心血和汗水。再次感谢您深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，理清写作方向，最终使我的论 文得以顺利完成。

【参考文献】

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第五篇：混凝土的结构设计研究论文

高层建筑中结构设计的安全性原则，亦是以设计使用年限为依据，使该建筑的结构设计在预定年限范围内，始终可以达到对内部与外部各项荷载力的有效承受，即使遭遇某些偶然的破坏性事故，也要能够使自身结构控制在整体稳定的状态中，避免出现大范围的结构性损害。高层建筑的耐久性设计原则，是指建筑的结构设计必须在规定的使用年限内，维持足够的结构耐久性，比如，混凝土结构出现的裂缝宽度不得超出允许的范围，且钢筋保护层的厚度不能够变得过于单薄，以免钢筋在遭受外部潮湿空气的状况下出现锈蚀问题。可靠性的设计原则，是指高层建筑的结构设计，必须在设计的基准期与建筑的使用年限范围内，充分达到耐久性、安全性、稳定性、刚度、动力性能等各方面的性能要求，即使超出年限的基准期范围，也能够在各项性能出现不同程度降低的基础上，维持正常的使用。

高层建筑的结构柔性比低层的楼房要高，一旦遭遇地震等问题，会发生更大幅度的作用变形，若要避免建筑在地震等作用下发生倒塌变形等问题，就必须在进行混凝土结构的设计时，使其结构具备足够的延展性能。目前，高层建筑的结构设计中，其结构内力与变形等问题，主要受到地震的水平作用力及外部环境中的风力等因素的影响，层数的不断增多会带动水平作用力的持续加大。所以，在设计混凝土结构时，必须要充分地将这些侧向力的影响考虑在内。高层建筑面临着众多的水平作用力影响，容易出现较大幅度的侧向位移，设计人员在进行混凝土结构设计时，必须在保证其具有足够强度的基础上，同时使其具备合理的刚度及自振频率，进而将楼层水平位移控制于允许范围。

一、高层建筑混凝土结构的具体设计方法

1完善单元结构的布局设计

独立的结构单元设计，是高层建筑中的主要结构设计内容，此结构设计工作适合采用简单、规则的平面形式，但平面的整体长度与突出部分的长度应当控制于适宜的范围，且具备均匀分布的承载力与刚度，同时，竖向结构适合采取均匀、规则的形式，以保证建筑的外挑与内收问题得到有效的控制。要达到这一目标，混凝土结构的设计者，应当在制定结构设计方案的阶段，便努力地将概念设计的理念与知识作为参考，使建筑的适用性与美观度等要求在得到满足的基础上，通过进行优化设计，使其结构的平面与竖向布局尽可能地实现简单、均匀与规则性，保证其结构刚度与承载力的合理分布，避免建筑独立结构单元出现过于集中的塑性变形或应力。

2优化高强的混凝土与钢筋使用

高层建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料，若混凝土和钢的强度过大，势必会造成建筑材料总造价的超限，同时加大其他构件的造价，从而降低建筑建设的经济效益。因此，混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。以软土地基上的高层建筑设计为例，该结构地基受到的荷载较高，设计人员可以通过优化高强度的混凝土以及钢筋的使用，使建筑中各构件的截面尺寸得到合理优化，从而减轻建筑的结构自重，使建筑的基础工程建设难度得到大幅度的削减，降低工程的地基处理工作造价。再以位于震区的高层建筑的结构设计为例，建筑的自重与地震作用程度成正比例关系，设计人员通过将高强度的混凝土与钢筋的使用量减少，可以在减轻其梁、板、墙、柱等构件自重的基础上，降低地震的作用力，进而保证建筑结构的安全程度，使建筑的整体安全度得以提升。

3合理设计剪力墙平面结构

高层建筑的结构设计人员对混凝土结构进行设计，还需要充分地重视剪力墙结构的平面布局问题，以保证建筑整体结构受力的均匀性，并使建筑在侧向力的影响下出现的位移控制于允许状态。具体来讲，剪力墙平面结构的优化设计主要为以下几个方面:

1)以建筑的各项基本结构功能为依据，在满足这些功能的前提下，尽可能地使剪力墙的布置实现相对的集中化与均匀化，对具有较高的恒载或者平面形式变化较大的部位设计剪力墙，应当尽量缩小其间距。

2)以建筑的主轴方向或者是其他方向为基准，对剪力墙进行双向的布置，且墙肢截面适合为具备较小的侧向刚度的简单规则的形式，在设计中还要尽量地减少对短肢剪力墙的使用。

二、高层建筑的混凝土结构具体设计优化措施

1结构安全性

高层建筑人群密度高，且不易逃避、实施救治，一旦发生灾害，造成的危害要比普通建筑高出许多。因此，结构设计人员必须加强对于混凝土结构的安全性设计，以尽可能降低灾害造成的伤害程度。具体来讲，设计人员可以从以下几个方面开展结构的安全性设计:1)设计人员应当在保证建筑各项功能的同时，通过考虑结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的结构破坏，有目的地将高层建筑的抗震等级提升。同时，还要从整体上，加强结构设计的稳定性与牢固度，避免将砖砌体承重或者装配式的混凝土结构应用于高层的公用属性较高的建筑中，而要优先选取现浇的钢筋混凝土的结构。2)设计人员要从建筑建设过程中及投入应用后的各个方面入手，综合考虑其荷载变化的状况，尽可能地将建筑结构的荷载标准值与构件承载力设置出较大的弹性裕度，并且为楼面等部位进行额外的增加荷载的设计，以保证建筑在各级的地震与火灾等灾害中，都可以实现对于自身结构安全的维护。

2抗震概念

高层建筑的混凝土结构在应用过程中，最容易受到的破坏，便是来自于地震威胁，在进行设计的过程中，设计人员要以抗震概念设计为依据，通过进行抗震试验得出该建筑结构的抗震等级，或者借鉴相似建筑的抗震设计经验等，对高层建筑的结构体系、平立面设计、结构构件延展性等进行优化设计，以使建筑的抗震能力得到有效的提升。具体来讲，在结构体系设计方面，设计人员要尽可能地选择空间结构以及平面布局简单规则的形式，作为建筑的整体结构形式。以平面布局为例，可以将矩形、圆形、方形、扇形的结构作为抗震结构的体系形式，并减少对于不对称的侧翼或过长的伸展翼的使用。同时，设计人员还要通过进行合理的布局，使建筑的质量与刚度实现均匀平衡的分布。而在平立面设计方面，设计人员可以将墙体设置为均匀对称的形式，并提升楼梯或电梯的井筒等具备较高刚度的结构布置的集中性，同时，将抗震墙设计为符合建筑结构整体抗震需求的形式，以提升建筑平面结构的抗震性能。而且，还要保持各转换层结构在竖向刚度方面分布的接近，并使剪力墙的设计可以将墙面竖向持续地贯通到建筑底部。在结构构件的延展性方面，可以将梁、柱端的组合剪力加大，或者提高柱体抗弯性能，并配合将梁端的钢筋实际弯矩提升，以使建筑梁端早于柱端发挥塑性，使二者在外部荷载下，保持结构变形的稳定协调。

3耐久性

高层建筑的结构设计人员对混凝土结构进行设计，还要努力提升其耐久性，以延长建筑的有效使用寿命，并且使建筑在遭遇各种灾害之后，依旧能够维持其应用的各项结构性能。下面就从几个方面谈论一下混凝土的结构耐久性设计的策略:1)选择良好的混凝土材料。设计人员应当在保证混凝土材料的质量与基本性能的基础上，重点从结构的稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手，选择坚固、耐久、洁净的骨料，含碱量与水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并适当地将矿物掺合料加入到材料中。2)优化结构使用设计工作。高层建筑中的混凝土结构物普遍包括多个构件，每一个构件所处的环境存在显著的差别，这就决定了不同构件具备的耐久性寿命存在差异，因此，设计人员要根据实际的使用环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。以屋面、阳台及女儿墙的设计为例，这些部位的梁柱构件，耐久性寿命普遍低于室内，必须合理设定这些部件维修或更换的时间。3)合理设计结构构造形式。设计人员根据建筑的具体侵蚀环境与设计使用年限，设计厚度在20mm～70mm之间的混凝土保护层，并通过协调构件的截面积与表面积，避免侵蚀性物质集中停留区域的形成，同时注意高侵蚀度的环境中，混凝土墙板的通风效果，并注意配筋间距的合理设计，以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题的出现。

三、结语

高层建筑中混凝土是影响建设质量的关键决定性因素之一，因此，建筑设计人员必须加强对于其设计原则的分析与掌握，立足于具体的设计原则及要求，从整体的设计工作及具体的设计内容等方面入手，采取有效的策略，以推动混凝土结构设计的优化完善。