关于结构方面大学毕业论文范文,与结构优化方法综述相关论文范文参考文献

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【摘 要 】建筑结构优化对建筑整体的稳定性、可靠性、耐久性有非常重要的作用.文章针对建筑结构优化设计的主要因素,以及结构优化的方法等方面做简要的分析,以提高建筑结构的整体的稳定性、耐久性等性能.

【关 键 词 】结构设计；结构优化；结构类型

0引言

建筑结构优化,即在一些建筑结构的设计方案中选取最优的或最适宜的设计方案,它参照数学中的模型最优化原理应用到建筑工程结构设计方案的优化比选中.研究发现,建筑结构在使用过程中是否稳定、耐久、合理等,主要决定于在建筑结构设计时选定的结构类型是否最优、是否最符合工程结构的需要.对于同一座建筑工程项目,不同的结构设计师知识储备不同,因此可能会设计出不同的结构类型、结构体系,但经过结构方案的优化、从而选取最优化的结构类型,提高建筑结构的使用寿命、稳定性能.

1建筑结构优化的主要因素

1.1荷载设计

研究发现,任何一座建筑结构都需要受到水平力和竖向荷载的作用,同时建筑还要承受较大的风荷载、地震力的作用等.当建筑结构的整体高度比较低时,由结构本身的重力引起的竖向荷载对结构的作用比较明显,而水平荷载作用在结构上,产生的内力和位移比较小,往往在计算时不考虑水平荷载的作用；若在较高层建筑设计中,虽然所受到的竖向荷载仍对结构产生较大程度的影响,但水平荷载对建筑结构本身的影响比竖向荷载产生的影响更加强烈.研究表明,随着建筑结构整体高度的逐渐增加,水平荷载对建筑结构产生的影响越将会越来越大,因此,在建筑结构高度较高时,结构所承受的水平荷载对结构的影响则不可忽视.

1.2选取结构类型较轻的

在建筑结构优化过程中,要尽量选取结构体较轻的.在现代结构优化设计中,设计人员越来越重视选用轻质高强材料,从而做大程度上减轻整体结构的自重.由于在多层建筑结构中,水平荷载对结构产生的影响处于较次要地位,结构所承受的主要荷载是竖向荷载.由于多层建筑楼层较少,整体高度相对比较低,结构自重相对来说较轻,对材料的强度要求不是特高.

但随着建筑结构高度的增加,在较多的楼层作用下,结构产生的自重荷载则会比较大,使得建筑结构对基础产生较大的竖向荷载,同时在水平荷载的作用下,结构的竖向构件（柱）中会产生较大的水平剪力和附加轴力.为了使得结构满足刚度和强度的要求,通常采取加大结构构件的截面尺寸,但是加大构件的截面尺寸会使得结构的整体自重增加.因此在高层建筑结构首先应该考虑如何减轻结构的自重.

研究表明,当在高层或超高层建筑结构优化设计时,选用结构强度高、自重较轻的钢结构、高强混凝土结构可以很大程度上减小建筑结构的自重.

1.3 侧向位移

据相关资料表明,建筑结构的侧向位移随着建筑高度的增加而逐渐增大,因此,在建筑结构的优化设计中,对层数较少、高度较低的结构,可以不考虑其侧向位移对结构的影响.但随建筑结构高度的增加,整体结构的侧移对结构产生的影响则不可忽视.

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研究表明,由于水平荷载对结构作用产生的侧移随着建筑高度的增加而逐渐增大,且侧移量与结构高度成一定的关系.

在进行高层建筑结构优化设计时,既需要充分考虑建筑结构整体是否具有足够的承载能力,能否承受风荷载的冲击作用,又要求结构具有足够的抗侧移性能,当建筑结构受到较大的水平力作用下,其可以很好地控制产生过大的侧移量,确保结构整体的稳定性能.

与低层或多层建筑相比,高层建筑结构的刚度稍微差一些,在发生地震灾害时,结构的侧向变形更大.为了确保高层建筑结构在进入塑性阶段后,结构整体仍具有较强的抗侧移性能,保持结构的稳定性,则需要在高层建筑结构的构造上采取合适的措施,确保结构具有足够的延性,从而满足结构的刚度要求.

2建筑优化方法综述

2.1基本假设

（1）弹性体假设

目前,对建筑结构进行工程分析时,均采用弹性的分析方法.当结构受到风荷载或竖向荷载时,假设结构处于弹性工作状态,符合建筑结构的实际受力状态.但是当受到地震灾害或台风袭击时,结构产生较大的侧向位移,更甚出现裂缝,使得结构进入到塑性阶段,此时不可以再用弹性变形计算,应采用弹塑性理论进行分析.

（2）小变形假设

小变形假设普遍应用于结构变形分析中.但当结构顶点的水平位移与结构的高