高层混合结构筒体厚度优化设计与地震响应分析

"高层混合结构简体厚度优化设计 (2010年)，西安科技大学学报，第30卷第2期，2010年2月，作者：张淑云，白国良，赵来顺" 这篇论文探讨了高层混合结构中外框架与混凝土筒体之间的刚度分配问题，主要关注筒体厚度的优化设计。在高层建筑中，混合结构，尤其是外框架-混凝土筒体结构，由于其结构特性，被广泛应用。论文指出，这种结构体系在抗震性能上存在争议，主要是因为混凝土筒体相对刚度过大，而外框架的刚度相对不足。 论文提出了一种结构优化方法，将筒体的体积作为目标函数，同时考虑了一系列约束条件，包括结构变形、剪重比、刚重比、框架楼层剪力、柱轴压比、底层墙肢轴压比、构件承载力和构造要求。通过建立混合结构的整体空间有限元模型，利用振型分解反应谱CQC法进行地震响应分析，从而构建了一个能够全面反映混合结构动力性能的优化数学模型。 在实际操作中，研究人员使用了ANSYS软件作为优化工具，并利用APDL语言编写优化文件。通过具体的高层混合结构实例，采用不同初始值求解来验证优化模型的可行性和优化算法的收敛性。经过优化，结构的内力得以减小，外框架承担的内力比例增加，从而改善了整个结构的性能。 关键词涉及到高层混合结构、筒体厚度、优化设计和振型分解反应谱法，表明该研究主要集中在解决这类结构在地震荷载下的动力响应和结构稳定性问题。中国分类号为TU973+.14，文献标志码为A，这表明它是工程技术领域的学术研究，特别关注建筑结构的设计和抗震性能。 论文开头的引言部分，指出了当前混合结构体系存在的问题，即混凝土筒体和外框架之间的刚度匹配不合理，可能导致抗震防线单一，从而影响结构的抗震性能。筒体厚度的选择至关重要，过厚可能加重筒体负担，过薄则可能影响结构稳定性。因此，寻找最优筒体厚度是提高结构效率和确保抗震安全的关键。 这篇2010年的论文通过结构优化理论和有限元模拟，为高层混合结构的筒体厚度设计提供了一种科学的方法，旨在平衡筒体和外框架的刚度，优化地震响应，减少地震效应，实现材料的高效利用，提升整体结构的抗震性能。