带有钢管混凝土柱的超高层建筑结构抗风优化设计研究

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5、抗风优化设计研究专业：建筑与土木工程硕士生：贺美花指导教师：徐安摘要风荷载是沿海地区超高层建筑的主要水平控制荷载之一。超高层建筑抗风优化设计就是在不改变建筑物外形以及不增加任何附加的阻尼设备的前提下，对主要受力杆件截面尺寸进行科学合理的优化，使得结构能够在强风或台风作用下满足设计要求的前提下，达到结构造价最节省的优化目标。由于超高层建筑结构通常耗费大量的建设资金，百分之几至几十的材料节省往往就意味着降低数百万元以上的工程造价，因而此项研究无疑有着重要的理论意义和应用价值。目前关于超高层建筑结构抗风优化设计的研究多停

6、留在基础理论研究阶段，多数研究都以假想的建筑物为研究对象，这些理想模型结构简单，杆件总数量少，杆件截面类型单一，一般为矩形截面。而实际超高层建筑结构的模型复杂，杆件总数多，截面类型还可能用到其他非矩形截面。而基于矩形杆件所建立的相关公式不能直接用于非矩形杆件的优化中。在实际超高层建筑物中，钢管混凝土柱、薄壁圆管、工字型和箱型截面都是常用的构件截面形式，这种钢管混凝土、薄壁圆管、工字型和箱型截面等复杂截面线单元杆件和筒体、剪力墙等面单元构件在位移约束条件中的显式表达方法的公式推导过程也较单一材料矩形截面构件要复杂很多

7、，少见文献报道。针对上述问题，本文展开的相关工作和得出的结论如下：1.推导了钢管混凝土构件在位移约束条件中贡献项的显式表达方法。通过一24层由钢管混凝土柱和矩形截面梁组成的二维平面框架结构的优化设计案例验证了所推导的公式的正确性。此外，还推导了工字型、薄壁圆管和箱型三种截面形式的框架构件在位移约束条件中的显式表达方法，推导了本文所涉及到的所有截面形式杆件在目标函数和约束条件函数中的贡献项对自变量的偏导数公式，这些公式是采用确定性算法进行优化设计的必要步骤，都可以直接应用于其他类似结构的优化设计。I广州大学硕士学位论

8、文2.通过自定义命令流来描述结构各测点层的外边界形状、测点布置位置以及各楼层标高，然后通过编制程序来解析该命令流并结合风洞测压试验数据进行处理，自动生成转换矩阵R，实现测点风压到节点风荷载的快速转换，然后计算等效静力风荷载，从而将动力优化问题转化为静力优化问题，大幅度提高了优化设计的效率。3.以位于广州珠江新城的某63层、高303m的超高层建筑为案例，以结构