高层建筑结构优化设计分析

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1、高层建筑结构优化设计分析：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:thearticleanalyzesthetrendofthedevelopmentofhigh-risebuildings,andpointsoutthatthehighbuildingstructureoptimizationprocessproblems,aimingattheseproblems,putsforizationofsomefeasibleSuggesti

2、ons.　　Keyization,optimizationtheory　　　　　　：TU97：A：　　　　　　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

3、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。因为钢管内混凝土处于三轴压力作用下，能提高构件的竖向承载力，从而可以节省钢材。20世纪60年代初，筒体结构出现，筒体结构最主要的受力特点是它的空间受力性能，筒体结构比单片结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具抗扭刚度较

4、好的特点，框筒结构将广泛应用于多功能、多用途、多层数的高层建筑中。　　4)智能建筑技术将得到发展。设备管理自动化系统、通讯X络系统、办公自动化系统是智能建筑构成所必需的三大系统。在高层建筑中有很好的应用前景。　　2高层建筑结构优化设计方案　　1)房屋结构周期性折减系数。房屋框架结构和顶盖等结构设计中，因为填充墙体存在使结构实际表现刚度大于设计计算刚度，计算周期也会大于实际周期，所以当算出结构剪力偏小时，会使房屋的某些结构不安全，而应该对房屋结构计算周期适当的进行折减，这样能达到很好的效果，但是对于房屋框架结构，计算的周期不宜折减或折减系数取小。　　2)耐久性的优化设计。大部

5、分混凝土结构设计方案中，没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，使房屋在合理的使用期限内，无法满足正常的使用需求。引起房屋可靠度指数下降。设计者当选以高层混凝土结构优化为设计的主要目的时，要放弃对经济的单纯追求。依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。　　3)房屋结构抗震性设计。在工程图纸设计过程中，房屋结构按抗震设防分类，房屋抗震等级可根据房屋高度、烈度以及结构类型按国家《抗震规范》确定。地震震力振型组合数据对建筑应当不考虑耦联扭转计算;当振型数大于3的时候，应取3的整数倍计算，但数据

6、不能大于建筑物层数;当房屋层数不大于2时，振型数则可取房屋层数。对于不规则房屋的结构，应考虑扭耦联转，对高层房屋建筑来说，振型数应取不小于9；房屋结构层数多或房屋结构刚度突变系数大的话，振型数则应多取，例如结构中含多塔结构或顶部有小塔楼和转换层等，振型数应取不小于12的数，但其大小仍不能大于房屋总层数3倍，除非其含有弹性定义的楼板，而且采取总刚性分析的时候，振型数才能够取的更大。　　4)地下室的层数处理。多层房屋框架结构房屋一般都设置地下室结构。由于隔墙较少，故常采用的是板筏基础。设计计算时将上部结构与地下层数结合在一起，并在图纸中按实际的地下室的层数计算，如此计算基础底板

7、以及地基纵向荷载可一次设计完成。同时通过侧层移刚度性系数比较，可以调整和判断房屋相应嵌固位置，适当加固构造措施，保证楼板最小配筋率和厚度。当房屋结构纵向不规则时，要验算其最薄弱层。　　5)合理使用高强钢筋与高强混凝土。高层建筑的总造价一般都包括框架结构材料、施工和基础的物料费用等，其中用钢量以及构筑件截面积对房屋造价影响较大，故在建筑设计中合理使用高强混凝土与高强度钢筋可有效降低用钢量，节约建筑成本。若高层建筑设计位于厚软的地基上，那么由于坐落在地基上的荷载大，合理使用高强钢筋和高强混凝土来优化构件的截面积，减轻结