多高层建筑上部结构优化设计方法研究

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1、多高层建筑上部结构优化设计方法研究-结构理论摘要：本文总结了多高层建筑的上部优化设计所涉及的整体策略优化、结构体系优化、结构整体性优化和设计模型的优化处理方法，就某十二层多高层建筑优化处理实例分析阐述优化设计所能实现的效果。关键词：多高层建筑；上部结构；优化设计；方法研究abstract：thispapersummarizesthemanytallbuildings’upperoptimizationdesigninvolvestheoverallstrategyoptimization,systemoptimization,structur

2、eoptimizationanddesignmodeltooptimizeprocessingmethod,atwelvelayerofhigh-risebuildingoptimizationprocessingexamplesanalysisoptimizationdesigncanachievetheeffectof.keywords：manytallbuildings;upperstructure;optimizationdesign;methodresearch引言多高层建筑大量的建设需求使得对其结构优化设计一直都是结构领域探讨研究

3、的重点课题之一。结构优化的理论研究已经经历了较长的发展历史，也取得了众多的优化实践经验，但是仍缺乏系统性和全面性，相对来讲对程序设计模型优化等还十分匮乏。多高层建筑从设计策略上就要实现优化，继而从多类型的结构体系选择进行荷载抗力优化处理，接着从整体性角度提高结构性能，通过结构体系和算法手段，实际操作表明优化效果明显。上部结构设计策略的优化数学计算优化方法是基于传统的结构问题特点而建立发展起来，运用计算机程序技术进行结构的算法优化设计，较为先进的有最优准则法和遗传算法。最优准则法是起步较早的结构优化设计方法之一，其以预先规定好一组优化设计需要满

4、则的准则为基本出发点，继而依据这些准则来建立实现优化设计相关迭代公式进行计算。通常依据已有工程经验，使用相关的理论研究、分析和判断，继而得出迭代算法，较为适用于连续变量情况近似的工程优化方法。遗传算法发展史较短，其为近些年来新兴启发式算法之一，基于生物进化学说的自然遗传机制优化的算法。遗传算法将结构的优化设计问题转变为生物的进化过程，使用优胜劣汰机制以取得优化处理后的最优解，其操作参数的编码，而非参数自身。遗传算法进行结构优化策略的优势在于其操作众多的起始点，并非单一点，有效地避免了搜索进程向局部的最优解收敛，同时期使用的概率转变规则避免了确

5、定性规则的单一性，实现复杂系统的优化应用。结构体系的优化设计多高层建筑结构体系的优化设计目标在于实现结构足够的竖向荷载及水平荷载抵抗能力，使其具备良好的变形性能、耗能减震能力和抗震承载能力。3.1传力路径明晰化处理多高层建筑的结构体系需要保证传力途径的明晰化，使得作用于结构上部的水平和竖向荷载可以直接传向基础，避开出现传力迂回的情况。优化结构体系时要尽量形成较为正确简单的计算简图，降低实际情况同计算模型之间的差异。在进行传力路径处理过程中保证概念设计最优化，尤其是有错层、转换层和大底盘等复杂结构体系形式中其作用更为突出。3.2多道设防措施的采

6、用最新修订的抗震规范对结构体系多道设防机制形成要求更为严格，通常使用合理处置承载力的分布、结构刚度与构件之间强弱的关系，利用第一道防线破坏来消耗地震能量的方式，改变整个结构的动力特性，实现减小地震作用的目标。大量的多高层建筑设计实践经验表明，对于纯框架的结构体系，加设钢或者钢筋混凝土的柱间支撑，使用支撑屈曲作用来耗能，更能优化结构抗震性能，最大限度的发挥第一道防线对框架柱保护能力。对于剪力墙结构和框架剪力墙结构，可以通过连梁的屈曲和开裂来消耗地震能量以保护墙体。第一道设防能力发挥的前提是保证连梁抗剪性能相对值，确保强剪弱弯，或设置双连梁以提高

7、抗震效果。3.3强柱弱梁全面实现作为结构延性措施保障之一的强柱弱梁，其保证就算塑性铰在梁端出现，形成了梁铰机制，避免柱子断裂，强化结构稳定性要求。高层设计规范和抗震规范都要求梁端的弯矩设计值比柱端的弯矩设计值要小来实现这一性能要求，结构的优化设计同样遵从这一设计指标，按照具体的抗震等级，保证新规范抗震调整系数情况下的具体公式要求。具体优化设计过程中，因为考虑到现浇楼板能够参与到梁受力体系之中，所以适当对梁抗弯刚度扩大1.5倍到2倍，梁支座配筋率高和板上实际配筋问题造成梁实际的刚度较计算值往往偏大，实际的梁端承载力较梁端弯矩要大。结构整体性优化

8、设计由于结构空间的整体刚度大小直接的关乎着结构抗震能力强弱，结构整体性保证了结构各个体系和构件之间能够共同工作。楼盖的刚性处理对于结构整体稳定性能的提高效果非常明显