基于ETABS软件的框架-核心筒结构优化研究.pdf

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1、基于ETABS软件的框架-核心筒结构优化研究■施昊翔朱杰江张磊[摘要]有限元分析软件ETABS应用程序接口可以对是美国乃至全球公认的高层结构计算程序，在世界3.目标函数ETABS的前处理和后处理进行二次外部程序开发，包括结构范围内广泛应用，是房屋建筑结构分析与设计软件结构优化的可选目标函数有：基于结构成本的建模、内力分析、构件设计、结果输出等。数学优化软件的业界标准。造价函数、结构刚度、基于结构自重的质量函数等。LINGO的功能十分强大，是求解优化模型的最佳选择。可以ETABSOAPI（OpenApplicationProgramm

2、ing本文以框架-核心筒结构的经济效益为研究目的，因用于求解非线性规划，也可以用于一些线性和非线性方程Interface），即开放应用程序接口。ETABS2013版此采用的目标函数为结构所有主体构件（梁、柱和组的求解等。利用ETABS和LINGO软件编写了框架-核心筒中开放了针对ETABS的OAPI接口，用户可以对ETABS剪力墙）的综合造价之和。各构件的造价包括钢筋、结构整体优化程序，以主体结构的总造价为目标函数，将的前处理和后处理进行二次外部程序开发，包括结混凝土这两类原材料的造价、模板造价。其中，钢位移约束和结构构件强度约束放

3、在同一层次上进行整体优构建模、内力分析、构件设计、结果输出等。筋造价包括受力筋和箍筋造价。化。算例分析表明，程序对框架-核心筒结构具有很好的优本文使用程序语言VB编写基于ETABSOAPI的在结构优化结果的评价中，将造价作为判定优化效果，并且收敛速度较快，对工程应用具有较好的参考二次开发外部程序，并通过外部程序调用ETABS计化结果的唯一标准。高层办公楼框架核心筒结构总价值。算实现二次开发程序的应用。造价架构如图1所示。2.LINGO[关键词]框架-核心筒结构结构优化ETABSLINGOLINGO是LinearInteractive

4、andGeneralOptimizer的缩写，即“交互式的线性和通用优化结构优化设计发展至今已经成为了一门新兴的求解器”，由美国LINDO系统公司（LINDOSystem学科。但是目前的结构优化的应用远远落后于理论Inc.）推出的，可以用于求解非线性规划，也可以进展，特别是土木建筑结构的优化设计应用还不普用于一些线性和非线性方程组的求解等，功能十分遍。而且带有剪力墙的结构，对于剪力墙构件的优强大，是求解优化模型的最佳选择。化仍然是一个难以解决的问题。在本文的研究中，通过外接程序建立数学模型，21世纪以来我国高层建筑蓬勃发展，其主要特

5、将数学模型传递给LINGO，通过LINGO的优化求解点是朝着高度更高、体形更复杂、功能更完善、结功能求解输入的数学模型，并以文件格式输出最优构体系更加多样化的方向发展。在高层结构设计中结果。如何寻求最佳方案，以控制结构在风荷载和地震作二、优化模型图1结构造价构成图用下的侧向变形，成为高层建筑中亟需解决的重要1.ETABS建模基本信息4.构件约束条件课题之一，其中，高层建筑的结构选型与结构布置ETABS模型中的所有坐标系均相对于一个整体根据规范，需对梁设置截面受压区高度限制和有着极其重要的地位，它们直接影响着结构的安全坐标系来定义；而

6、模型的每部分（节点、单元、束受剪截面的要求；对柱和剪力墙设置受剪截面和轴性与经济性。缚）都有相应的局部坐标。本程序采取ETABS默认压比的要求。另外，所有构件均需设置最少配筋率根据《绿色建筑评价标准》，对结构构件进行优的坐标系。的要求，限于篇幅不再列出。化设计，且达到节材效果的建筑，将有相应得分。在建筑结构分析时，对于一般平面布置规则、5.位移约束条件及计算方法建筑结构优化设计能更好地发挥出建筑的经济性和楼板没有过大面积开洞的结构体系中，规范允许假（1）虚功原理环保性，符合建设节约型社会的要求。定结构平面内的刚度无限大，即允许采用刚

7、性隔板王全凤根据已知条件，对框架-剪力墙结构剪力假定。在ETABS中通过隔板束缚（Diaphragm）可以墙数量进行优化分析。曹倩等以结构第一周期最小直接指定刚性隔板给楼板单元，来实现结构平面内为目标，以结构构件尺寸为优化变量对结构某超高无限刚性的假定。层框架-核心筒优化。崔鸿超根据框筒结构空间作用ETABS中的荷载工况包括静力荷载工况、反应原理，提出了等代柱法简化计算方法，并分析了层谱工况等。本程序主要用的荷载工况为：恒荷载工数变化对空间作用的影响。韩建强等通过两个实际况、活荷载工况、地震荷载工况、风荷载工况。另案例结合结构布置指

8、标进行优化对比分析，给出合外，本程序共采用了43种荷载效应组合，能满足工理的量化数值指标。程应用需要。图2虚功原理综上，以上文献很少以造价为目标函数进行优2.优化变量结构的位移是由给定的荷载、温度变化及支座化研究，因此，其优化结果并不