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摘要：现有住宅绝大部分采用的是混凝土结构，混凝土结构对于水泥以及砂石钢筋的消耗量是非常惊人的，还需要消耗许多煤炭资源，致使能源浪费和环境污染现象严重。住宅设计方案决定了整个造价的80%，在整个建筑设计中，结构设计占了整体造价的一半，与旧式的建筑结构设计方法相比，建筑结构设计优化方案能够使住宅的建造成本降低大约30%。目前，在建筑结构设计优化的实际操作中，已有部分工程采用了优化设计的方法，但是应用范围还不够普遍。因此很有必要进行绿色建筑结构设计优化。本文首先介绍了几种常见的建筑结构体系的优缺点，其次论述了方案设计时影响建筑结构体系选型的几种因素以及在结构体系优化时需要了解的原则，最后阐述了几种结构体系优化的方法，以期实现提高结构抗震性能的目标，同时不增加造价的情况下，提高经济效益。
关键词：高层住宅；结构设计；优化分析
1常见的混凝土结构体系类型
1.1框架结构
框架结构的组成构件主要有梁和柱，主要承受来自竖向和水平两个方向的力。框架结构的受力性能及特点，决定了选用该体系的建筑物在使用过程中可以完全承受它所受到的水平及竖向荷载。“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”的设计思想贯穿于整体设计中，在设计位于高烈度地震设防区的框架结构时，梁与柱节点一般设计成刚性节点，特殊部位也可设计成铰接。框架结构中的墙体在材料选择上，需按规范选用新型轻质材料，因为填充墙体只起到分隔和围护的作用，不起承重作用。
框架结构的优点是其结构平面布置较灵活、节省材料、自重轻，适用于较大空间的公共建筑，框架结构的梁、柱构件的定型化和标准化相对容易，使用装配式结构较为简单，减少施工工期。梁或柱也可以被浇筑成所需的各种截面形状。缺点是其框架节点应力集中效应显著;其侧向刚度较小，属于柔性结构，在水平荷载作用下带来的水平位移比较大，极易导致发生严重的结构或者非结构性的破坏;项目建设受季节、环境的影响较大;不适合层数较多的高层建筑的施工，因为框架结构的侧向变形较大，侧向承载能力较差，尤其是在地震多发区，对框架结构住宅高度的最大适用范围有着较大的限制。
1.2剪力墙结构
剪力墙结构由钢筋混凝土墙来承担全部的竖向荷载及水平荷载，是以剪力墙及因剪力墙开洞形成的连梁所组成的结构，是在框架结构的基础上发展起来的。现浇混凝土剪力墙结构的整体性好，侧向刚度和承载力较大，在水平荷载作用下侧移小，在合理设计的基础上，可以成为抗震性能优良的结构体系。其优点是整体性能好，其平面内的承载力及刚度都饵大，抗震性能较强、室内布置起来更方便，在住宅使用方面，室内没有外凸的柱脚，为家具的布置和分隔提供了便利，便于分户、防盗、防火和隔声网。其缺点是剪力墙对间距有一定的要求，不适宜建设大型公共建筑，且施工比较麻烦，造价较高四。相比于框架、框架——剪力墙等其它结构，其墙体(除隔墙)、楼板都是由钢筋混凝土现浇而成的，材料消耗量大，经济性并没有优势，且整个建筑结构自重大。
1.3框架——剪力墙结构
框架——剪力墙结构主要是由墙、柱抗侧力构件按不同的比例组合而成网，其优点是不仅空间布置灵活，可以满足不同建筑功能的要求，不仅具备抵抗侧力强，延性大等特点，还可以抵抗严重地震灾害。缺点是水平位移较大、侧向刚度相对较低。其受力及变形特点为:剪力墙结构中框架所承受的水平剪力小而且沿高度呈均匀分布，因而其柱的截面尺寸以及配筋相对均匀，剪力墙大部分承受的是水平剪力，同时减小了梁柱的截面尺寸，以此可以有效的提升框架的受力状态以及内力分布状态。
2高层结构体系的选型和优化
2.1结构体系与结构设计优化的关系
伴随着经济的发展和人们需求的变化，建筑领域的结构体系选取也随之变化。其中为了减轻结构自重，在建筑选材时就要求选用新型轻质高强材料;为满足人们对大空间的需求，必要时则会选用大型结构体系来解决:为降低结构侧移，设计时可在结构体系中加设加强层。这些影响变化也都经过了实际工程的论证。
2.2影响结构体系选型的主要因素
在面对种类繁多的设计方案的时候，设计师在考虑建筑功能和外形的基础上，还需要对影响高层建筑结构选型的几点主要因素进行详细的考虑:一是周围环境条件，建设场地类别、建筑抗震设防烈度、当地基本风压值和自然环境等影响原因；二是建筑功能需求。结构选型最重要的部分就是应满足建筑对功能的需求。因此，能满足该要求的大概只有为数不多的几种结构类型。对于大型公建来说，其所容纳客流较多，需要比较大的空间，且分隔墙体不多，所以就比较适合框架或框筒结构;三是建筑方案特征，每一栋建筑都有与层数、高度、高宽比及建筑外形等相关方面的要求。不同的方案所要求的使用功能也不尽相同，并且结构形式应与方案相对应；四是建筑材料选取，建筑材料的选取对结构体系的选择影响很大.尤其是在多层建筑中，由于其高度较低，所承受的竖向作用力较小，因而对材料的强度没有过高的要求，所以在结构选型时可选用的空间比较大，更灵活。
2.3结构体系优化基本原则
任何结构都有与其相适应的建筑高度，每一个建筑物都有着不同的设计方案，但是若要从中选取最经济的方案，则必须要将结构体系优化进行详细的研究。为了完善结构的各种性能，提高其抗震能力，降低造价，可以采用适当的措施进行优化。这些基本的优化原则主要有以下几方面:(1)选择正确的结构体系，包括选择合理的倒塌机制和设置多道设防体系。多道设防系统是由控制同一结构的各个构件以及部件在地震中被毁坏或产生了塑性铰的而形成的顺序，可以大大降低地震对建筑所产生的破坏作用。(2)根据不同的地质条件，选择灵活且合理的地基处理方案。(3)主要材料的选取应尽量就地取材。(4)充分利用好结构构件的受力特性。强化结构体系中各个构件以相对最优的受力方式进相互作用。对于高层结构来说，通过合理的布置剪力墙，优化了结构的刚度，当框架的刚度到较好的条件时，其受力情况较为理想，对提高结构抗震能力十分有利。特殊构件要有灵活的处理方法。
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