高层建筑结构优化设计论文

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建筑结构优化设计论文

建筑结构优化设计论文

关于建筑结构优化设计探讨摘要:随着我国社会经济的高速增长,促进了城市化进程步伐,高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大,而建筑结构设计方面的变化也越来越多,很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。

建筑结构优化设计是节约工程造价的一个重要手段,同时也关系着建筑物的安全性以及投资效益最大化的实现。

本文通过对结构方案、结构材料、结构计算以及与其他专业的协调等四个方面,简要对建筑结构优化设计进行了探讨,以供参考。

关键词:优化设计建筑结构材料方案abstract: with the rapid growth of the economy, promote the pace of urbanization, high-rise buildings at present in our city of construction of proportion of is more and more big, but the building structure design changes more and more, many new structure design scheme of the fast speed to present in our city construction. building structure optimization design of project cost is to save one of the important means, and at the same time, the relationship between the safety of buildings and to maximize the benefit of investment. this article through to structure scheme, construction materials, structural calculation and with other professional coordination and so on four aspects, briefly the structureoptimization design was discussed, and the reference.keywords: optimization design structure material plan中图分类号:tb482.2文献标识码:a 文章编号:在土地资源日益趋紧的今天,高层建筑有利于节约用地、解决住房紧张、减少市政基础设施和美化城市空间环境。

高层建筑结构抗震优化设计分析论文

高层建筑结构抗震优化设计分析论文

高层建筑结构抗震的优化设计分析【摘要】为避免地震给人类带来大的灾难,作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中,为创造出更加安全、实用、经济美观的建筑。

应从整体宏观的观点出发,综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容。

本文在高层建筑抗震设计发展的趋势和理念的基础上,探讨了影响高层建筑结构抗震性能的相关因素,并有针对性的提出了相关优化设计的对策,希望能对高层建筑抗震设计中与工程设计实践和研究工作方向有关的参考。

【关键词】高层建筑;抗震性能;建筑结构高层建筑是指超过一定高度和层数的多层建筑。

我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2002)规定,10层及10层以上或者房屋高度超过28m的混凝土结构民用建筑物为高层建筑。

现代高层建筑是随着城市的发展和科学技术的进步而发展起来的,它的发展有利于节约用地、解决住房紧张,减少市政基础设施和美化城市空间环境。

现代高层建筑设计为了追求多功能、多变的使用空间及丰富的立面设计效果,常采用较为复杂的高层建筑结构体系。

因此,高层建筑结构的抗震工作一直是建筑设计和施工的重点。

1.影响高层建筑结构抗震性能的相关因素1.1地基地基情况对于建筑物的震害有很大影响,地震时有一些建筑物往往主要由于地基失效而招致损坏。

高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增高,因此,高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,远离河岸,不垮在两类土壤上。

地基土液化会导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜,所以高层建筑地基的选取应避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。

1.2材料的选用和结构体系问题在高层建筑中,特别是在地震多发区,应注意结构体系及材料的优选。

“填墙框架”的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;“底框结构”体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏;采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑,因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏,各层楼板坠落重叠在地面;采用框架一抗震墙体系的房屋结构,破坏程度较轻。

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文随着科学技术的不断发展,功能俱全的高层建筑越来越多。

高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。

下面是店铺为大家整理的高层建筑结构设计论文,供大家参考。

高层建筑结构设计论文范文一:探究高层建筑结构边节点抗震性能1试验概况1.1试验构件设计和制作边节点试验构件取用承重框架梁柱反弯点之间的一个平面组合体,即“T字形”试件。

为有效保证试件的浇筑质量和垂直度,并与工程实际相符,全部试件均采用钢模板、立模浇筑。

边节点构件柱子的截面尺寸为200mm×200mm,梁的截面尺寸为150mm×250mm,纵向受力钢筋采用HRB400级,箍筋采用HPB235级。

柱子的配筋率为1.13%,梁的配筋率为0.9%,所有构件配筋率和钢筋的强度相同。

为防止柱头破坏,柱上、下两端箍筋加密;节点核心区按照抗震要求对箍筋进行了加密处理。

本次试验共包括7根试件,详细的试验构件概况如表1所示,构件的尺寸和配筋图示,节点核心区采用柱混凝土的构件,施工缝留设在梁下部;节点核心区采用梁混凝土的构件,分别在梁上和梁下留设两道施工缝,施工缝处浇筑时间间隔为2天(48小时)。

1.2试验方法和加载装置采用低周反复试验方法进行研究,加载制度为力—位移混合控制加载,在开始加载到构件屈服前采用力控制;构件屈服后,改用屈服位移的整数倍为级差作为回载控制点,每一位移下循环3次。

在实际框架结构中,当作用水平荷载时,上柱反弯点可视为水平可移动铰,相应的下柱反弯点可视为固定铰;而节点两侧梁的反弯点可视为水平可移动铰。

这样可以有两种加载方案:一种是在柱端施加水平荷载或位移,这时梁能够左右移动而上下受到约束,产生剪力和弯矩。

这种边界条件比较符合实际结构中的受力状态;另一种是将柱保持垂直状态,在梁的自由端施加反复荷载或位移,此时边界条件变为上下柱反弯点为不动铰,梁反弯点为自由端。

本次试验采用的是柱端加载的方式,即采用在柱顶施加轴向力和水平力的方式进行试本次试验在东北电力大学结构试验室进行,采用美国MTS公司生产的MTS液压式伺服加载系统进行试验,采用MTS动态数据采集系统进行数据采集。

高层建筑结构设计要点研究论文六篇

高层建筑结构设计要点研究论文六篇

高层建筑结构设计要点研究论文六篇关于《高层建筑结构设计要点研究论文六篇》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。

第一篇摘要:随着我国人口急剧上升,土地资源稀缺问题愈加明显,为了提升土地利用率,开发商开始将目光投向高层建筑。

近年来,复杂高层与超高层建筑得到广泛应用,它即满足了城市发展的需要,也实现了有限土地资源的有效利用。

因此,本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨,用以提高高层建筑的合理性与科学性。

关键词:复杂高层;超高层;建筑结构;设计要点1引言随着复杂高层与超高层建筑的不断增加,政府对高层建筑的质量提出更高要求,尤其是建筑结构的持久性、可靠性已经成为社会关注的焦点。

因此,在进行复杂高层与超高层建筑结构设计时,要结合建筑物的形态特征、功能需要等进行,为提高复杂高层与超高层建筑的安全性能做铺垫。

2复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素2.1重力荷载与其他类型的建筑相比,复杂高层与超高层建筑具有特殊性,不仅建筑高度不可比拟,还需要面临重力荷载的挑战。

特别是随着建筑高度不断攀升,地面受力与重力荷载会逐渐上升,在力的作用下墙上的轴压力与竖向构件柱的压力也不断增加,从而加大超高层建筑的困难性。

其次,复杂高层与超高层建筑的水平位移也是建筑结构设计的矛盾点,主要体现在两个方面:①楼层越高风效应就越大,在风的作用下其合力作用点的位置就越高,由此自然风效应对超高层建筑产生的作用效应就更大。

②在建筑结构设计中,建筑的结构自重是企业必须考虑的问题,因为它关乎建筑物的稳定性。

而结构自重与重心位置相关,随着建筑楼层不断升高其重心位置随之升高,从而结构自重不断加大,成为强力作用下的薄弱环节,比如地震等。

2.2风振加速度风力大小与建设楼层的高低相关,通常楼层越高其风力效果越强,因此在超高层建筑中的风力作用特别显著。

但是,人们对风作用的舒适度有一定的感知,若风振作用过强则会令人产生不适感,从而降低居住品质。

高层住宅结构设计论文

高层住宅结构设计论文

高层住宅结构设计论文随着城市化进程的加速,高层住宅在城市中越来越常见。

高层住宅不仅能够有效地解决城市人口密集的居住问题,还能在一定程度上提高土地的利用率。

然而,高层住宅的结构设计是一项复杂而关键的工作,需要综合考虑多种因素,以确保建筑的安全性、稳定性和舒适性。

一、高层住宅结构设计的特点高层住宅由于其高度较高,竖向荷载和水平荷载都较大。

竖向荷载主要包括自重、活荷载等,水平荷载则主要有风荷载和地震作用。

在结构设计中,水平荷载往往成为控制因素,因为随着建筑高度的增加,水平荷载对结构的影响愈发显著。

此外,高层住宅的结构体系通常较为复杂,常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。

不同的结构体系在受力性能、抗震性能、经济性等方面各有优缺点,需要根据具体的建筑功能、地理环境和建设要求等进行合理选择。

二、高层住宅结构设计的主要内容1、结构选型结构选型是高层住宅结构设计的首要任务。

需要综合考虑建筑的高度、使用功能、抗震要求、经济指标等因素,选择合适的结构体系。

例如,框架结构适用于层数较低、空间布局灵活的建筑;剪力墙结构适用于住宅中对房间分隔要求较高的情况;框架剪力墙结构则兼具框架结构的灵活性和剪力墙结构的抗侧力性能,适用于大多数高层住宅。

2、计算分析在确定结构体系后,需要进行详细的计算分析。

包括对竖向荷载和水平荷载的计算,以及结构的内力分析、位移计算等。

计算分析通常借助专业的结构设计软件进行,但设计师需要对计算结果进行判断和校核,确保其准确性和合理性。

3、构件设计根据计算结果,对结构中的各类构件进行设计。

包括梁、柱、墙等构件的截面尺寸、配筋等。

构件设计需要满足强度、刚度、稳定性等要求,同时还要考虑施工的可行性和经济性。

4、抗震设计地震是对高层住宅结构安全的重大威胁,因此抗震设计至关重要。

需要根据建筑所在地区的抗震设防烈度,确定结构的抗震等级,并采取相应的抗震措施,如设置抗震缝、加强节点连接等。

三、高层住宅结构设计中的关键问题1、风荷载的影响高层住宅受到的风荷载较大,可能导致结构的振动和变形。

浅论板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计

浅论板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计

浅论板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计随着城市化进程的加速和人口的不断增长,高层建筑已经成为城市中不可或缺的一部分。

高楼大厦的建筑结构设计却是一个复杂而又重要的问题。

在高层建筑中,剪力墙结构是一种常见的结构形式,它在抗震性能方面具有重要作用。

本文将浅论板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计,从结构原理、设计要点和优化方法等方面进行阐述。

一、结构原理剪力墙结构是指通过墙体承担建筑整体水平荷载以及竖向荷载,从而达到加固建筑整体结构的目的。

在高层建筑中,剪力墙结构通常采用混凝土墙体或钢筋混凝土墙体作为承载结构,通过设置在建筑结构中的适当位置来提高建筑的整体抗震性能。

剪力墙结构的原理是通过设置墙体,使得建筑的整体结构形成一个刚性整体,能够承担水平地震荷载,从而减小结构的变形和破坏。

在设计中,通常会根据建筑的结构形式和使用功能,合理设置剪力墙的位置和数量,以进一步提高结构的抗震性能。

二、设计要点1. 选址和布局:剪力墙的选址和布局是整个结构设计中的关键环节。

一般来说,剪力墙应该布置在整栋建筑中靠近重要构件和节点的位置,以确保墙体能够有效地转移水平地震荷载。

在设计中,还需要考虑建筑平面布局、开间尺寸和功能分区等因素,从而合理确定剪力墙的位置和数量。

2. 墙体结构:在剪力墙结构设计中,墙体的结构形式和尺寸是至关重要的。

墙体的结构形式可以根据实际情况选择,包括纯墙板、空心墙和钢筋混凝土剪力墙等,需要根据建筑的整体结构和使用需求确定。

墙体的尺寸也需要根据建筑的抗震等级和设计要求进行合理确定,从而确保整个结构的安全性和稳定性。

3. 连接方式:剪力墙与建筑其他构件的连接方式也是设计中需要考虑的重要因素。

在设计中,需要合理设置墙体与构件的连接方式,考虑到整个结构形式和施工方便,以确保墙体能够有效地承担水平地震荷载,并与建筑其他构件形成一个协调稳定的整体结构。

4. 抗震设计:在剪力墙结构设计中,抗震设计是一个非常重要的环节。

高层建筑论文结构设计论文

高层建筑论文结构设计论文

高层建筑论文结构设计论文摘要:随着高层建筑规模和形式的不断发展,追求结构形式新颖、受力合理的目标将是结构设计工作者的目标和方向。

作为结构工程师,高层建筑结构设计中应根据实际情况做好结构分析,多做方案比较,加强优化设计的实施,高层建筑的结构设计不仅应保证高层建筑具有足够的安全性,还应保证结构的经济性、合理性。

高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。

随着大城市的发展,城市用地紧张,市区地价日益高涨,促使近代高层建筑的出现,电梯技术的改进更使高层建筑越建越高。

宏伟的高层建筑是经济实力的象征,具有重要的宣传效应,在日益激烈的商业竞争中,更扮演了重要的角色。

1、高层建筑结构设计的意义及依据1.1概念设计的意义高层建筑能做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计,发挥结构的功能并取得与经济性的协调,更好地解决构造处理。

1.2概念设计的依据高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质,设计和构造处理原则,计算程序的力学模型和功能,吸取或不断积累的实践经验。

2、高层建筑结构设计的特点2.1水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。

而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。

因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。

另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值随着结构动力性的不同而有较大的变化。

2.2轴向变形不容忽视高层建筑中,竖向载荷很大,能在柱中引起较大的轴向变形,对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;此外还会对预测构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。

高层剪力墙住宅结构优化设计

高层剪力墙住宅结构优化设计

高层剪力墙住宅结构优化设计1. 引言随着我国城市化进程的不断推进,高层住宅建筑已经成为城市居住的主要形式之一。

剪力墙结构作为高层住宅建筑中常用的一种结构形式,其设计合理性对建筑的安全性、稳定性和经济性具有重要影响。

本文将探讨如何对高层剪力墙住宅结构进行优化设计,以提高其性能和效益。

2. 剪力墙结构特点及优化目标剪力墙结构具有较高的抗侧刚度、良好的抗震性能和较大的使用空间,但其自重较大,材料消耗较多,且墙体较为厚重,影响室内采光和通风。

因此,剪力墙结构的优化应围绕提高结构性能、降低成本、改善室内环境等方面展开。

3. 结构优化设计方法3.1 合理布置剪力墙1.根据建筑平面布局和功能需求,合理划分剪力墙的位置和尺寸,使墙体既能够满足结构受力需求,又能够兼顾室内空间使用。

2.在保证结构安全的前提下,适当减小墙体厚度,以降低自重和提高空间利用率。

3.2 采用新型材料及构件1.采用高强度钢材、高性能混凝土等新型材料,以提高剪力墙的承载能力和降低自重。

2.引入钢框架、空腹墙等新型构件,以提高结构的抗震性能和减小墙体厚度。

3.3 优化结构体系1.采用框架-剪力墙结构,使剪力墙与框架共同承担水平力,提高结构的整体稳定性。

2.考虑采用多重剪力墙体系,通过设置多道墙体,提高结构的抗侧刚度和抗震性能。

3.4 合理设置连梁1.合理设置连梁的截面尺寸和连接方式,以提高剪力墙之间的协同工作性能。

2.考虑连梁的屈服强度和极限强度,以保证结构在地震作用下的安全性。

4. 结构优化设计实例以一栋18 层的高层剪力墙住宅为例,采用上述优化方法进行设计。

经过优化,该结构在满足安全性的前提下,自重降低约 10%,墙体厚度减小约 20%,且室内空间利用率得到提高。

5. 结语高层剪力墙住宅结构优化设计应注重合理布置剪力墙、采用新型材料及构件、优化结构体系和合理设置连梁等方面。

通过这些方法,可以提高结构的性能和效益,满足现代城市居住的需求。

6. 结构优化设计软件应用在实际设计过程中,为了更好地实现结构优化,可以借助结构优化设计软件进行模拟和分析。

高层建筑中的结构创新与优化

高层建筑中的结构创新与优化

高层建筑中的结构创新与优化随着城市化进程的不断加快,高层建筑在城市中的地位日益重要。

高层建筑不仅仅是为了满足人们的居住需求,更是城市形象的重要组成部分。

因此,在高层建筑的设计与建造中,结构创新与优化显得尤为重要。

首先,高层建筑中的结构创新是为了提高建筑的安全性。

高层建筑通常面临着更加复杂的自然环境和地质条件,如地震、风力等。

因此,结构创新是为了使建筑能够承受这些外部力量的影响,确保建筑的安全性。

例如,传统的高层建筑结构多采用钢筋混凝土框架结构,但由于其自身的重量较大,容易受到地震等外力的影响。

而现代高层建筑中,采用了更加轻质的结构材料,如钢结构、玻璃纤维等,使得建筑更加抗震、抗风,提高了建筑的安全性能。

其次,高层建筑中的结构创新是为了提高建筑的经济性。

高层建筑的建造成本通常较高,因此,结构创新可以通过优化设计和材料选择,降低建筑的成本。

例如,传统的高层建筑结构中,柱子和梁的数量较多,造成了建筑材料的浪费。

而现代高层建筑中,采用了更加简化的结构形式,减少了柱子和梁的数量,降低了建筑的成本。

此外,结构创新还可以通过提高建筑的能源利用效率,减少建筑的运营成本。

例如,采用太阳能电池板、地热能等新能源技术,可以降低建筑的能耗,降低建筑运营的成本。

再次,高层建筑中的结构创新是为了提高建筑的功能性。

高层建筑不仅仅是为了提供居住空间,还需要满足人们的各种需求,如商业、办公、娱乐等。

因此,结构创新可以通过灵活的设计和布局,提高建筑的功能性。

例如,采用可调节的隔断墙、可伸缩的楼层设计,可以根据不同的使用需求,灵活调整建筑的功能空间。

此外,结构创新还可以通过提供更加舒适的室内环境,提高建筑的使用价值。

例如,采用空气净化系统、智能温控系统等,可以提供更加舒适、健康的室内环境,提高建筑的使用价值。

最后,高层建筑中的结构创新是为了提高建筑的可持续性。

随着资源的日益紧缺和环境问题的日益严重,建筑的可持续性成为了建筑设计的重要目标。

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。

高层建筑不仅是城市现代化的象征,更是解决城市人口密集、土地资源紧张的有效手段。

然而,高层建筑的结构设计面临着诸多挑战,需要综合考虑多种因素,以确保其安全性、稳定性和经济性。

一、高层建筑结构设计的特点高层建筑与低层建筑在结构设计上存在显著差异。

首先,高层建筑所承受的风荷载和地震作用明显增大。

随着高度的增加,风的影响愈发显著,风振效应可能导致结构的疲劳和破坏。

地震作用也会随着高度的增加而放大,对结构的抗震性能提出了更高的要求。

其次,高层建筑的竖向荷载较大。

由于层数众多,建筑物自重以及活荷载的累积效应不容忽视,这对结构的竖向承载能力和基础设计带来了考验。

再者,高层建筑的结构体系更为复杂。

常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。

不同的结构体系在力学性能、适用高度、经济性等方面各有优劣,需要根据具体情况进行选择和优化。

二、高层建筑结构设计的主要考虑因素(一)安全性安全性是高层建筑结构设计的首要原则。

这包括结构在正常使用条件下的承载能力、稳定性,以及在极端情况下(如强烈地震、大风)的抗倒塌能力。

在设计过程中,需要依据相关的规范和标准,进行详细的力学分析和计算,确保结构能够承受各种可能的荷载组合。

(二)稳定性高层建筑的高宽比通常较大,容易产生失稳现象。

因此,在结构设计中需要通过合理的布置构件、增加抗侧力构件的刚度等措施,提高结构的整体稳定性。

(三)经济性在满足安全性和稳定性的前提下,应尽量降低工程造价。

这需要在结构选型、材料选用、构件尺寸优化等方面进行综合考虑,以达到经济合理的设计目标。

(四)使用功能高层建筑往往具有多种功能,如办公、居住、商业等。

结构设计应满足不同功能区域的使用要求,如大开间的办公区域需要采用较为灵活的结构体系,而住宅区域则更注重房间的规整和隔音效果。

(五)施工可行性设计方案应便于施工,考虑施工过程中的技术难度、施工周期和成本等因素。

高层建筑结构抗震分析与优化设计共3篇

高层建筑结构抗震分析与优化设计共3篇

高层建筑结构抗震分析与优化设计共3篇高层建筑结构抗震分析与优化设计1高层建筑作为一种高度复杂的建筑结构体系,在地震等极端条件下,其结构稳定性会受到极大的挑战。

为此,在高层建筑结构的抗震设计中,需要对其结构体系进行充分的抗震分析和优化设计,以确保其在地震等极端条件下的结构安全性。

首先,在高层建筑的抗震设计中,需要考虑各种因素对结构稳定性的影响。

这些因素包括建筑结构的高度、结构形式、材料等等。

我们需要采用科学的方法对这些因素进行分析,并找出其对建筑结构抗震性能的主要影响因素。

其次,我们需要针对建筑结构的主要影响因素进行抗震分析。

这种分析方法的核心是对建筑结构体系的动力特性进行研究,以找出其在不同地震条件下的抗震性能表现,并加以评估。

这种方法需要结合计算机模拟等技术手段,对建筑模型进行模拟并进行动力分析,以获取建筑结构的动态响应曲线。

最后,在对建筑结构进行抗震分析和评估之后,我们需要进行相应的优化设计,以提高建筑结构的抗震性能。

这种优化设计可以针对建筑结构的不同部位和因素进行,比如调整结构形式、加强连接构件、使用更耐震性的材料等等。

需要注意的是,在高层建筑的抗震设计中,我们还需要考虑到建筑结构的经济性和可持续性。

因此,在进行抗震分析和优化设计时,我们需要综合各种因素进行评估,以找出最经济、最可行的设计方案。

总之,高层建筑的抗震设计是一项极为复杂和关键的工作,它需要结合多种技术手段和科学方法进行研究和应用,以确保建筑结构在地震等极端情况下的安全和稳定。

高层建筑结构抗震分析与优化设计2高层建筑结构抗震分析与优化设计随着经济的发展和城市化的加速,高层建筑的数量逐年增加。

然而,高层建筑在地震发生时容易受到破坏,不仅影响建筑的使用安全,也会造成严重的人员伤亡和财产损失。

因此,在高层建筑的设计和建设过程中,结构的抗震性能是非常重要的。

本文将从高层建筑结构的抗震分析和优化设计两个方面进行探讨。

一、高层建筑结构的抗震分析高层建筑结构的抗震分析是建筑工程中非常重要的环节之一。

高层建筑结构的优化设计

高层建筑结构的优化设计

浅析高层建筑结构的优化设计摘要:文章分析了高层建筑结构的设计特点,以高层建筑结构设计理论为基础,以现行的国家相关规范标准为根据,对高层建筑结构经济性进行了深入的分析研究,得出了一些具有实用价值的结论,对高层建筑的优化设计具有很大的实用意义。

关键词:小高层建筑;结构设计;钢筋混凝土;性能abstract: this paper analyzes the characteristics of high-rise building structure design, the design of high-rise building structure theory as the basis, to the current relevant national standards as the basis, undertook thorough analysis studies on the structure of high-rise building economy, and draws some valuable conclusions for high-rise building, optimization design is very practical meaning.key words: high-rise building; structure design; reinforced concrete; performance中图分类号:tb482.2文献标识码:文章编号:1高层住宅结构设计总体指标控制计算判断结构抗震是否可行的主要依据是在风荷载和地震作用下水平位移的限值;地震作用下,结构的振型曲线,自振周期以及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围中。

总体指标对建筑物的总体判别十分有用。

譬如说若刚度太大,周期太短,导致地震效应增大,造成不必要的材料浪费;但刚度太小,结构变形太大,影响建筑物的使用。

高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计

高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计

高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计摘要:在高层建筑中,由于其结构选择与设计管理是一项十分繁杂的工作,因此对其进行研究显得尤为重要。

在进行建筑结构设计时,必须保证设计计划的科学性和合理性,同时,在进行设计时,必须综合考量建设项目的各个建设阶段,从而提高设计计划的品质。

本文针对这一现状,就高层建筑的结构选择和结构的优选等问题作了一些探讨,为今后的工程实践提供了借鉴。

关键词:高层建筑;结构选型;优化设计1高层建筑结构选型分析1.1框架结构该体系由梁、柱和楼板等组成,梁和柱之间的刚接构成主梁,并根据建筑物的用途进行布置,其特点是自重轻,整体性能好,造价低廉,轴网布置灵活,空间利用率高,便于施工。

由于其薄弱环节:其抗侧移刚度较小,地震时水平位移较大,节点处应力集中,易受不均匀地基沉降影响,且建筑高度有限。

从框架结构抗震分析的结果可以看出,随着高度的提高,底层柱子轴力、水平荷载产生的弯矩和侧移会显著提高,而这会造成柱子截面面积和配筋过大,从而对其空间利用率和经济效益产生了不利的影响。

因此,在实际生活中,框架结构在地震作用下,会出现非结构性损坏的情况比较多,因此,适宜应用于10层或以下房屋建筑,如住宅、学校、办公楼等房屋,宜采用钢筋混凝土框架结构,地震设防烈度8度、设计基本地震加速度≥0.30 g、且层数大于5层的房屋,不宜选用钢筋混凝土框架结构。

对于大型公共建筑,多层工业建筑,以及大型商场,体育馆,火车站,剧院,展览厅,飞机库,停车场等一些特别的建筑,建议使用钢架。

1.2框架-剪力墙结构它是将框支和剪力墙两种形式组合起来,并在框支中配有合适的剪力墙。

在整体结构中,剪力墙板承受最多的横向荷载,而垂直荷载则以框架为主,二者在结构中具有明显的分工。

框剪结构通常适用于35层之下的楼房,若设计得适当,还可设得较高。

其中,剪力墙的布置地点通常是在电梯室,它通过核心筒来发挥对水平荷载的承受力,它的优点是:地震性能好,整体结构相对稳定,与框架结构相比,它在水平荷载力和侧向刚度方面都有了一定的提高,它在布置上也比剪力墙结构更加灵活,它更适合于10层至20楼之间的办公楼、教学楼等。

高层建筑结构体系的优化设计与性能研究

高层建筑结构体系的优化设计与性能研究

高层建筑结构体系的优化设计与性能研究摘要:本文旨在研究和优化高层建筑的结构体系设计,以提高其性能和安全性。

首先,对现有高层建筑结构体系进行综述和分析,评估其优点和缺点。

然后,探索并提出一种基于新材料和先进技术的优化设计方法,以改进结构的刚度、抗震性和承载能力。

通过数值模拟和实验验证,对比不同结构体系在不同荷载情况下的性能表现。

最后,通过对比分析,得出最佳结构体系的设计参数和优化策略,为高层建筑结构体系的设计和施工提供指导和参考。

本研究对于提升高层建筑的安全性、节能性和可持续性具有重要意义。

关键词:高层建筑、结构体系、优化设计、性能研究、安全性引言:高层建筑的结构体系设计是确保其性能和安全性的关键因素。

然而,随着新材料和先进技术的发展,传统的设计方法面临着挑战和限制。

因此,本研究旨在优化高层建筑结构体系的设计,并深入研究其性能。

通过综述现有结构体系的优缺点,探索新材料和技术的应用,并通过数值模拟和实验验证,我们将揭示不同结构体系在不同荷载情况下的性能表现。

最终,本研究将提供指导和参考,为高层建筑的安全性、节能性和可持续性带来突破性进展。

一高层建筑结构体系的综述与分析高层建筑的结构体系设计是确保其性能和安全性的关键因素。

在高层建筑中,结构体系起着支撑和承载建筑荷载的重要作用。

因此,对高层建筑结构体系的综述和分析对于理解现有设计方法的优点和缺点至关重要。

1 我们回顾了传统高层建筑结构体系的发展历程。

常见的传统结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框剪结构和筒结构等。

这些结构体系在不同情况下具有各自的优势和限制。

例如,框架结构具有灵活性和承载能力强的优点,但在抗震性方面存在一定的挑战。

剪力墙结构在抗震性能上表现出色,但会限制内部空间的灵活性。

框剪结构和筒结构则是综合了框架结构和剪力墙结构的特点。

2 随着新材料和先进技术的不断发展,传统的高层建筑结构体系面临着新的挑战和限制。

新材料如高性能混凝土、钢结构和复合材料等,以及先进的设计方法如计算机辅助设计和建模技术,为优化设计提供了新的可能性。

高层建筑结构优化设计分析

高层建筑结构优化设计分析

高层建筑结构优化设计分析摘要:分析了高层建筑的发展趋势,指出了高层建筑结构优化过程中出现的问题,针对这些问题,提出了在结构优化中一些可行的建议。

关键词:高层建筑,结构优化,优化理论abstract: the article analyzes the trend of the development of high-rise buildings, and points out that the high building structure optimization process problems, aiming at these problems, puts forward the structure optimization of some feasible suggestions.keywords: high building, structure optimization, optimization theory中图分类号:tu97 文献标识码:a 文章编号:结构的设计是为了建筑的展现,以达到建筑优美的外观和可观的内部空间。

结构优化设计是近二十余年以来发展起来的一门新技术。

目前,结构优化设计的发展正对结构设计产生重大影响。

它的出现 ,使结构设计人员从被动的分析、校核而进入主动的设计,这是结构设计的一次飞跃。

1 高层建筑的发展趋势1)随着高性能混凝土的研制和发展,混凝土的强度等级和韧性得到了很大程度的改善,尤其是高强度混凝土的出现,使用高强度混凝土可以减小结构构件尺寸,从而减小结构的自重; 高层建筑钢结构中fr 钢提高了高温时铁的强度,使钢材的防火保护层厚度减小,从而降低钢结构的造价。

2)高层建筑结构的减震是通过在结构中设置被动耗能装置,为结构提供一定的附加刚度或附加阻尼,从而消耗本来由结构构件所需承担的地震能量,以减轻结构的动力反应,从而大大减轻了高层建筑结构的变形和损伤。

3) 高层建筑组合结构是采用组合结构构件组合而成的,采用组合构件可以建造比混凝土结构更高的建筑。

高层建筑混凝土结构优化设计论文

高层建筑混凝土结构优化设计论文

高层建筑混凝土结构优化设计的探讨摘要:随着城市现代化建设的不断加快,我国高层建筑也得到了快速地发展,并且随着人们对建筑物功能和使用上的要求,使得建筑结构技术的难度也随之增加。

然而高层建筑容易发生侧向位移,使得在设计过程中高层建筑不仅需要保证良好的强度,还必须具备足够的刚度,才能将水平力作用下的层间位移限制在最小范围内。

当高层建筑受到地震影响出现倒塌现象时,在设计过程中,不仅要满足使用上所需要的强度,还应该对整个建筑制定合理的结构方案,从整体上改进建筑的结构性能,增加高层建筑的使用寿命。

本文简要介绍了高层建筑各种混凝土结构的发展及高层建筑结构设计的基本原则,并探讨了高层建筑混凝土结构优化设计的对策。

关键词:高层建筑;混凝土结构;优化设计;对策中图分类号:tu37文献标识码:a 文章编号:abstract:along with the modernization of the city to speed up, our country high-rise buildings also obtained fast development, and along with the people to the building function and use of the demands of, makes the difficulty of building structure technology also will increase. but high-rise buildings prone to lateral displacement, make in the design process not only need to ensure good high-level building the strength, stillmust have enough rigidity, to the level of the forces of displacements at the minimum limit range. when high-rise buildings appear in quake-hit collapsed phenomenon in the design process, not only to meet on the strength of the need to use, but also to the whole building should formulate rational structure scheme, overall improve the building of the structure performance, increase the service life of the high-rise building. this paper briefly introduces the concrete structure of the high-rise building development and high building structure design of the basic principle, and probes into the concrete structures of tall building optimization design countermeasures.keywords: high building; concrete structure; optimization design; countermeasures引言近年来,随着我国社会经济的迅速发展,各类高层建筑在全国各地日益增多。

我国高层建筑结构优化设计

我国高层建筑结构优化设计

浅谈我国高层建筑的结构优化设计摘要: 高层建筑项目投资大,建设周期长,对其进行结构优化设计能够有效的减少投资金额。

本文分析了高层建筑结构的发展趋势,探讨了我国进行高层建筑结构优化设计的可行性方案,并提出了高层建筑结构优化设计中有待完善的问题。

关键词:高层建筑结构设计优化设计abstract: high building project investment is risky and always has a long construction period. and the structure optimization design can effectively reduce the investment amount. this paper analyzes the trend of the development of high-rise buildings, discusses this subject with feasible scheme in china, and puts forward the problems need to be improved.key words: high building, structural design, optimization design中图分类号:tu97 文献标识码:a文章编号:我国的高层建筑发展始于上世纪初,在我国高层建筑发展的早期阶段,所设计建造的高层建筑大都为单一用途,例如高层住宅、高层办公楼等。

近年来高层建筑发展迅速,建筑结构向体型复杂、功能多样的综合性方向发展,因而相应的结构形式也复杂多样起来。

近来陆续开始在高层住宅底层设置生活福利设施,并且开始大量兴建集吃、住、办公、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑,尤其是在城市主干道两侧,并已成为现代高层建筑的一大趋势,这些建筑上部为公寓、酒店;中层为写字楼、商业;下层为公用的财务、金融、餐厅等服务设施,不同的建筑用途要求上、下层有不同的结构型式与轴线布置。

高层建筑结构设计论文(共6篇)

高层建筑结构设计论文(共6篇)

高层建筑结构设计论文(共6篇)第一篇1高层建筑结构受力性能高层建筑的抗水平力构件应沿房屋周边布置,也可提供较大的抗倾覆力矩。

2高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性2.1高层建筑设计尤其是在高层建筑抗震设计中,应当非常重视概念设计这是因为高层建筑结构的复杂性,发生地震时的不确定性,人们对地震时结构响应认识的局限性与模糊性,高层结构计算尤其是抗震分析计算的精确性,材料性能与施工安装时的变异性以及其他不可预测的因素,致使设计计算结果(尤其是经过实用简化后的计算结果)可能和实际相差较大,甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。

因此在设计中,虽然分析计算是必须的,也是设计的重要依据,但往往不能满足结构安全性、可靠性的要求,不能达到预期的设计目标。

2.2重视概念设计从某种意义上讲,概念设计甚至比计算更为重要[3]。

概念设计是通过无数的事故分析,历年国内外震害分析,模糊试验的定量定性分析以及长期以来国内外的设计与使用经验分析、归纳、总结出来的。

而这些原则、规定与方法往往是基础性、整体性、全局性和关键性的。

有些概念设计的要求,为整个设计设置了两道防线,保证了建筑物的安全、可靠。

合理的结构方案是安全可靠的优秀设计的基本保证。

汶川特大地震发生后,通过对震后建筑进行分析与研究,发现结构布置方案合理、符合概念设计要求的建筑物的破坏形式都是比较理想的,这给我们结构设计人员很大的启示和鼓舞。

今后结构设计中充分利用概念设计确定结构方案,并采取相应的抗震构造措施,还是能大大降低地震对建筑物的损坏程度的。

3改善短柱抗震性能的措施当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时,按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可;确定为短柱后,就应当尽量提高短柱的承载力,减小短柱的截面尺寸,采取各种有效措施提高短柱的延性,改善短柱的抗震性能。

3.1使用复合螺旋箍筋高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的,柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。

建筑高层结构优化设计研究

建筑高层结构优化设计研究

建筑高层结构优化设计研究摘要:高层建筑结构设计中的选型与结构的优化关系到整个高层结构的安全,有很多高层结构的设计中带有转换层。

带有转换层的高层建筑结构是一种非常规的复杂高层结构形式,其显著特点是主要抗侧力构件沿结构竖向分布不连续,结构竖向刚度分布不均匀。

在强烈地震作用下结构易产生薄弱层,是一种不利十工程抗震的结构形式,在高烈度地区采用时要注意采取合理的结构措施以保证工程结构的抗震性能要求。

本文就高层体系的选型与优化进行了论述。

关键词:高层建筑;设计;转换层同图分类号:tu2文献标识码:a一、高层建筑结构体系选型的影响因素高层建筑是个单体,可统计性差、影响因素多,并且多个影响因素之间往往相互制约,从信息角度讲:它的不确定以及不确知的信息多,同时其综合性也很强。

高层建筑的结构方案不仅仅取决于力学分析,且应该综合考虑到环境、经济、安全、适用性等综合因素,决策于分复杂。

我们只能考虑其中主要因素,忽略次要因素的影响;注意各影响因素可能具有的层次性,不同因素之间存在的连续性,以及这些影响因素综合起来对整个结构选型有具有一定的模糊性。

对于千差万别的建筑方案除了考虑美学因素以外,影响高层建筑结构选型的主要因素可以简要的归纳为:(一)环境条件:主要包括建筑抗震设防烈度、建设场地类别、基本风压以及基本雪压等自然环境因素。

(二)建筑方案特征:主要包括方案建筑的高度和层数、高宽比、长宽比以及建筑体型。

每一种结构形式都有其各自的特点以及适用性,考虑到经济的原因也就有了各自的适用高度。

我国的《抗震规范》以及《高规》均给出了每一种常见建筑结构体系的适用高度。

(三)建筑功能要求:结构是为建筑服务的,所以结构的布置必须满足建筑功能的要求。

建筑的功能基本上分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼,某种功能的建筑可能只有某几种结构形式与之相配。

例如高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,目_各层的平面布置基本相同,通常比较适’自{采用剪力墙或框架一剪力墙结构。

试论高层住宅结构体系优化设计

试论高层住宅结构体系优化设计

( 二)住宅发展趋势 住宅发展趋势有以下几个方面 :1 、结构体系 自重的 轻型化。结构体系 中越 来越重视采用轻质高强材料以减 轻结构 自重。2 、结构体系的巨型化 。建筑高度的不断提 高和建筑使用功能上对特大空间的要求,促使 巨型结构
多层建筑一样 ,当结构 出现一定的塑性铰以后 ,整个结 构变为机构 ,丧失承载能力。例如框架结构中 ,塑性铰 应先 出现在框架梁端 ,而不是 出现在柱端 ;抗震墙结构 和框架抗震墙结构 中,塑性铰应先 出现在连梁两端而不 是出现在剪力墙或者框架柱端。 ( )设置 多道设防体 系。 目前 ,世界 工程 抗震的 六
这种功能的综合化 , 结构选型往往是根据各部分建筑功 能要求选择各 自适宜的结构体系及合理的柱 网尺寸,然 后通过转换层的特殊处理将它们联 系,组合在同一栋高
层建筑中。 二、高层住宅建筑结构体系整体优化设计 ( )增加抗弯结构体系的有效宽度 ,以调整结构的 一 抗侧 刚度 。这样做 ,是非常直接的,也是非常有效 的。 增加宽度可以直接 增大抵抗力臂 ,从而减小抗倾覆力。 从材料 力学的基本知识可以知道 ,同样面积 、抗倾覆 力 同结构宽度的关系不同形状 ,可以获得不 同的其几何特 征。例如 :相等面积的条件下 ,工字形截面的截面惯性 矩要大于矩形截面 ,而矩形截面又要大于 圆形截面。根 据这个原理 ,不难理解加大宽度以后 ,整个结构的抗侧 刚度得到很大提高。在其他条件不变的前提下 ,侧移将 按宽度增加的三次方的比例减小。当然 ,必须考虑 “ 剪 力滞后 ”的不利影响,结构体系中竖向构件的水平连接 应具有足够的刚性 ,才能真正达到上述效果。 ( 二)设计结构分体系时 ,应使其构件以最有效的方 式相互作用 。例如 ,采用具有有效受力状态的弦杆和斜

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关于高层建筑结构优化设计的探析摘要:文章根据作者多年工作经验,对高层建筑结构的优化设计进行了探讨,希望对从事相同工作的同行有所裨益。

关键词:高层建筑;结构;优化设计
1工程优化设计理论的发展
(1)工程设计软科学的发展。

实际上,人们在处理事物时都会遇到硬、软两种因素。

硬因素就是有实体的物质系统中的一些因素;软因素就是精神意识系统中的一些因素。

软科学和硬科学的区分是相对的,不应该也不可能给出截然划分的界限。

目前的工程设计主要侧重于力学分析,具有硬科学的性质。

力学分析只是荷载决定后计算结构力学反应的一种手段,是工程设计所使用的工具之一。

在工程设计中,更重要的是必须进行很多运筹、决策和规划的工作,这些工作具有软科学的特点。

所以,工程设计应该是硬科学和软科学的结合,这就需要建立全面的、崭新的工程设计理论。

在土建工程设计的前期,有许多重大的问题需要进行科学的决策,包括工程项目的可行性论证、工程项目的总体规划及功能优化、结构的造型、结构设防水平的决策等。

所有这些前期的决策工作,其影响都远大于目前的以结构计算为主的优化设计工作。

(2)工程项目功能优化的发展。

在经过可行性论证决定了工程项目的任务、规模、建设地点、建设分期等重大问题之后,就需要考虑工程建设的总体布局及规划,这也是一个重大的决策,直接影响工程的社会和经济效益、运行的功能和对环境的美学效应。

在优化
整个工程项目的功能时,可以利用价值工程的某些概念和手段来改善现有的方法。

价值工程是一门软科学,依靠集体智慧有组织地研究系统的功能,揭示系统中的必要功能与总成本间的最佳匹配。

价值工程的基本观点是对产品及其各个组成部分进行功能分析,在很多情况下,这样做都是很有好处的,因为人类制造任何产品,实际上是为了使用该产品的功能,例如,兴建电视塔、水塔等高耸构筑物是为了求得一个工作高度,兴建房屋是为了提供一个工作、生活和娱乐的空间,兴建桥梁是为了求得一个跨越的媒介,兴建雕塑是为了美学享受或某种纪念。

在进行工程项目的总体规划时,从功能出发,可以开拓视野,减少习惯的束缚。

(3)工程结构系统全局优化的发展。

各个结构独立优化和拼凑而成的工程系统并不一定优化,只有当工程系统中各个结构之间不存在任何横向约束时,各结构的独立优化才形成工程系统的优化。

只有从大系统全局进行优化,才能真正收到优化的效果。

近些年,在解决抗灾结构优化设计方法的实用化问题上,研究者以设防烈度id 作为优化参数,并且比较容易和切实地将结构造价c (id)和损失期望l (id)表为结构设计方案。

x (id)的函数,原因在于现行规范将抗灾结构的失效简化为单失效模式,并以地震烈度度量结构抗力和地震的作用,这就使结构的优化得到了极大的简化。

此外,现行规范得以合理地提出了三级失效准则。

结合这两个举措,就形成了国内外所共识的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计原则。

(4)工程项目全寿命优化的发展。

以往的优化设计理论针对的都
是具体的结构,而在工程实际中,一般都是整个工程大系统的优化设计问题,其由众多子系统或者结构组成,具有高维数、多目标、变量种类多、约束祸合复杂等难点,故其子系统的独立优化并不能带来整个大系统的优化方法。

实际的工程系统优化模型往往预先不知道,需要通过子系统或者结构的具体优化模型来构造大系统的全局优化模型。

工程的全系统全寿命优化就是考虑了工程系统中的动态可靠度与模糊因素,在各个阶段的优化中都应该以工程项目的全局作为优化对象,而各个单元的优化必须在总体全局优化的指导下进行。

这是一个从工程项目可行性开始,直至工程设施报废全过程的优化体系,优化目标不仅包括近期的投资和效益,还包括长远的经济和社会效益,后者包括服役期间使用单位企事业运营的直接经济效益的期望值和遇到灾害时工程失效带来的损失的期望值。

2高层建筑结构优化设计中存在的问题
目前,结构优化的应用远远落后于理论进展,特别是高层建筑土木建筑结构的优化设计应用还不普遍。

其主要原因有:
(1)只重视结构尺寸的优化,即在给定结构的几何形状、拓扑和材料的情况下,求出满足约束条件的最优构件截面,而忽视结构整体的优化。

已有的研究结果表明,形状优化比尺寸优化更有意义。

单纯的尺寸优化无法接近最优的结果,因此,也就不能完全令人信服。

设计人员较普遍地认为,结构设计只要结构方案和布置合理,上部结构又有比较成熟的计算机软件进行分析计算,构件截面只要通过计算结果满足规范即可,认为上部结构相对下部结构,即地基
基础部分,特别是软土地基的意义不大,因此对上部结构截面的优化所能达到的经济效益未予以充分的重视。

(2)优化的目标还不能完全符合工程的需要。

由于实际结构问题往往十分复杂,存在设计变量多、约束条件多、受建筑功能限制较大等难点,多种因素甚至不确定性因素使得目标函数在建立后只能得到相对最优解。

而且,目前尚没有实用的高层建筑优化分析软件,而应用现有的各种计算机分析软件进行截面优化并不是简单的几
次尝试就能达到效果的,因此,无论是机时,还是设计进度,都较难允许实施这种优化方法。

很多高层建筑设计项目,结构方案和布置还是比较合理的,其构件截面也是同类型结构中常用的尺寸,但是计算分析后还存在某些薄弱环节,为了改善这种受力状况,增大构件截面却未能得到明显改善,反而增加了材料耗量。

(3)离散变量优化问题。

建筑物尺寸以及钢筋、型钢规格型号等都不是连续变化的,因此,传统的优化方法,如各种梯度算法、对偶算法等解析算法均无法胜任。

而且,由于问题的规模较大,随之带来的计算量急剧增加的“组合爆炸”问题也会使计算量急剧增加。

3高层建筑结构优化设计的方法
对高层建筑结构方案进行优化采用何种方法,首先应分析这一问题的目标函数、目标函数中的各种变量,这些变量之间的各种数学解析关系以及与各种变量有关的约束条件,在分析的基础上是采用间接优化还是直接优化方法来确定。

高层建筑结构方案优化的目标就是材料耗量,材料耗量决定于构件的截面尺寸大小,截面尺寸
必须满足通过力学分析得到各构件内力后的强度计算及位移变形
等条件。

因此,目标函数很难用明确的数学解析式来表达,不能用数学上求极小值的方法,也就是一般所说的间接优化方法来优化。

高层建筑结构方案的优化只能采用直接优化法来解决,即给目标函数中变量以已知值,经过试算使其满足一定的约束条件,求得其目标值,并找出使目标值逐步变小而趋向最佳值的路线或方向,以达到目标函数的最优值。

因此,可以采用满应力法进行高层建筑结构优化设计。

满应力设计法是在析架等杆系结构的设计中发展起来的,是结构优化中最简单、最易为工程人员理解的一种准则法。

所谓满应力是指结构构件在荷载作用下的最大应力达到所用材料的
容许应力,此时材料的强度得到充分利用,构件截面面积将是最小,故可作为析架最轻设计或体积最小设计的一个准则。

满应力设计法是结构在规定材料和几何形状的条件下,按照满应力准则的要求,修改构件的截面尺寸,使每一构件至少在一种工况下达到或接近其容许应力限值的优化算法。

如果结构除了应力约束外还有界限约束,则要求每一构件应力约束和界限约束中至少有一个达到临界值。

利用满应力设计法进行高层建筑的结构优化设计要遵循以下步骤:①要根据常规做法和经验确定结构构件的初始截面尺寸,并按构件分类分别建立柱、墙、梁可供选择截面尺寸的数据库;②要对结构构件进行力学分析,算出各工况下结构的位移及内力,并对结构构件进行承载力计算;③要根据计算结果,对构件截面尺寸进行调整,在满足位移条件的前提下,尽量充分发挥构件材料的性能,
即按规范计算使其接近满应力状态,但截面选择应在指定的数据库中进行,并统计截面需修改的个数;④根据修改截面的数量、性质,由人工干预决定或指定一个限值自动决定是否重新计算,即返回到第二步计算,如此循环反复,直到满足要求为止;⑤输出最后优化的构件截面尺寸及计算结果。

4结束语
按以上步骤,可编制完整的高层建筑结构优化分析软件,但在软件研制中,如何尽量减少内存、加快运算速度,需做大量工作,才能使之达到较为实用的程度。

当前,在无成熟的优化分析软件的情况下,应用现有的高层建筑结构分析软件,采用人工分析调整构件的截面尺寸,进行反复运算,也可达到优化效果,但费工费时,较难满足设计进度要求,而且对设计人员的素质要求较高,需要有较高的分析判别能力,当结构布置较复杂时,不仅工作量大,而且有时甚至无法将优化工作进行下去,因此,人工方法只是目前一个暂时性的过渡办法。

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