复杂结构设计的优化方法和近似技术研究

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1、规划与设计建材与装饰2016年7月复杂结构设计的优化方法和近似技术研究黄文清（深圳市皇城地产有限公司广东深圳518033）摘要：建筑存在于人类历史长河中，经过不断总结，归纳成为了一门学说-建筑学。人们在营造建筑的同时，离不开结构的辅佐。建筑伴随着人类发展而进步，结构相应在前进，没有结构的建筑是空中楼阁。而如今，科技高度发展，建筑越建越高，也越来越智能化。如今的迪拜塔，高达818m，是现今世界第一高楼。没有结构的支撑，建筑再完美也仅仅是空想。故此，随着建筑设计越来越复杂，而结构需要考虑的因素也越来越多。教科书上的手算法如底部剪力法、D值法、叠代法，已经无法满足

2、当下复杂结构的计算。矩阵法、有限元法，伴随着高次方、多元次的应用，使用弹塑性分析软件，借助超级计算机来完成。模拟应力破坏实验，在保证精度的基础上，把柱子、剪力墙简化为壳膜结构，进行结构的弹塑性性能分析，得出最薄弱的楼层，从而加强，做为加强层，避难层。等等这些，就是复杂结构优化的智慧体现，文中做了这些优化方法的一些近似研究。关键词：复杂结构设计；优化方法；近似技术中图分类号：TU352文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）29-0082-031建筑结构优化设计不同的地震区，根据距离震中的远近，场地对地震波速的不同，划分场地为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类。虽

3、然如此，要精确计算地震作用力1.1建筑结构优化设计的特性还是相当困难的。故此，规范也是明确把地震力作了简化，采用1.1.1功能性计算机模拟地震力，通过时程分析，再经过相应等级的人工和真建筑结构优化的最终目标是满足人们对赖以生存的物质环实的地震波模拟，通过满足地震波而保证复杂结构体系在真正境的需要。其中对功能性的满足已经不再仅仅局限于实用性功地震下的安全。这是优化设计的基础。能，而是增添了协调性、美观性、舒适性等新元素。1.1.2安全性2.2结构体系优化建筑是人类的基础生存环境，与人类的生活和生产紧密相随着建筑高度的不断提高，所运用的结构也越来越复杂。砖关，因

4、此安全性便成了建筑结构优化的必然考虑因素。而只追求混结构，因为砖的强度有限，仅仅是24m以下的多层建筑，而且对建筑结构进行优化设计，却忽略设计阶段、建设阶段、决策阶跨度及开间都受限，在相对高等级地震作用下容易倒塌，汶川地段的安全性，这对建筑不仅没有实际意义，反而会给人们的正常震就是血的教训，其体系已不能满足日益增长的建筑功能需要，生活和生产带来严重的危害。于是有了框架结构。框架结构解决了跨度及开间问题，但随着楼1.1.3经济性层的增加，水平地震力难以克服，于是有了框架-剪力墙结构。但经济性指的是通过优化设计，尽可能的节约各种材料资源，随着建筑高度的升高，比如

5、100m高度的结构，框架-剪力墙结构从而达到降低建设成本的目的。此外，材料资源都存在着一定的已不能满足高层结构的需要，于是就有了剪力墙结构。由于建筑稀缺特性，因此建筑结构的优化设计可以合理的减少材料的使功能的需要，比如首层需要大跨度等，上部的剪力墙不能直接下用量，以节省建设材料的使用成本。地，于是有了框支-剪力墙结构体系。而像京基100、深圳平安金1.1.4环保性融大厦等地标性建筑，以上结构体系已是不能满足，于是有了巨结构材料选用品种的环保来体现可持续发展的理念。对于建型结构、筒中筒结构。在结构模拟受力过程中，发现某个楼层存筑材料的选用，除了保证建筑本体的安

6、全性和功能性，还要选择在薄弱之处，于是有了内撑或者钢骨桁架支撑，采用另一体系来合适的节能环保型材料。满足内力。越来越多的长臂悬挑结构，超级高度（>400m）的结构，在风载作用下，变形1/1000，变形达0.4m，舒适性较差，故此优化2复杂结构优化设计的策略为阻尼器，在超级计算机有帮助下，设置多铰接体系，通过阻尼在物理学与建筑学基本原理的基础上，建筑结构的点、线、面器，抵消水平方向下的作下，从而减少变形。都呈现了一些力学承载力的特征，而材料就是力学承载力的载2.3构件的优化体，通过对各种材料进行配置，可以加强构件的延展性、刚性与复杂结构由于荷载方向及不确定性较

7、多，内力相对复杂，构强度，而钢筋混凝土材料就适应了这个趋势。下面就如何优化设件的性能要求也非常高，重要构件的安全储备必须足够大，因此计展开详细分析：构件往往需要做得非常大，但大质点在地震时吸收的地震力也2.1荷载的简化非常大，同时建筑也有一定的空间要求，这就要取得一个平衡因荷载作用的多样及变化性，必须进行合理的简化，同时须点，如何把握这个度，就是考验着结构设计者的智慧。最终结构保证结构设计有足够的安全性，包括自重，装修重量，活荷载，偶优化的体现就是一个个小构件上。按照内力形式，做成斜撑或者然作用力，比如风、雨、雪等，更重要的是地震力。以及非荷载作钢骨，方可抵

8、挡强大外力作用下构件的变形。下面是一个例子：用，比如