高层建筑厚板转换结构的拓扑优化设计与拉压杆桁架模型

厚板转换结构的拓扑优化设计是一篇由中国科技论文在线首发的研究论文，由何益斌和李艳两位作者在湖南大学土木工程学院共同完成。该研究针对高层建筑中常见的厚板转换结构，提出了一种创新的设计方法，旨在解决其自重大、耗材多、施工过程中产生大量水化热以及地震反应强烈等问题。 论文的核心内容围绕建立了一个数学优化模型，以结构拓扑类型作为设计变量，以删除体积比作为约束条件，目标则是通过最小化整体结构柔度来实现结构的优化。优化策略采用了应变能准则和渐进结构优化法（ESO），这种方法通过逐步淘汰低应变能的单元，以获取能真实反映结构内部最短传力路径的模型。这种优化方法有助于揭示厚板转换结构内部的工作原理，尤其是如何通过空间拉压杆桁架模型来有效地传递和分散荷载。 研究者通过分析在竖向荷载下的多种剪力墙和柱网布置的转换厚板，得出优化后的结构形式，其特点是拉杆和压杆的合理分布，能够提供良好的稳定性和承载能力。论文还提供了拉杆和压杆承载力的计算公式，证明了所提出的优化方法的有效性。 论文指出，将厚板转换结构与结构优化设计相结合，可以创造更经济、更适合大型设备系统布置的结构形式，并提升抗震性能。这表明，对厚板转换结构的优化设计不仅是理论上的挑战，也是工程实践中的关键步骤，对于节约资源、提高结构效率具有重要意义。 总结来说，这篇论文通过深入探讨厚板转换结构的拓扑优化设计，不仅为高层建筑结构设计提供了新的优化思路，也为未来的建筑结构工程实践提供了有价值的参考。