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第1章 概述 1

1.1 高层结构设计中的主要问题 1

1.1.1 荷载 1

1.1.2 材料 5

1.1.3 承载力 7

1.1.4 稳定性 9

1.1.5 刚度 10

1.2 结构优化设计的主要内容 12

1.2.1 结构方案优化 12

1.2.2 结构体系优化 13

1.2.3 楼盖结构优化 14

1.2.4 基础设计优化 14

1.2.5 结构施工图优化 15

1.3 结构优化设计软件 15

1.3.1 通用结构优化软件介绍 15

1.3.2 建筑结构优化软件计算方法 20

1.3.3 建筑结构优化设计软件（GSOPT） 22

参考文献 22

第2章 结构方案优化 23

2.1 传力体系和刚度 23

2.1.1 竖向荷载下力的传递 23

2.1.2 水平荷载下力的传递 26

2.1.3 结构刚度突变部位应力集中 29

2.2 高层结构抗震概念设计 32

2.2.1 规范概念设计条文分类 32

2.2.2 概念设计关系图 35

2.3 结构选型布置 37

2.3.1 结构方案对建筑方案的影响分析 37

2.3.2 结构概念设计与建筑方案的协调 39

2.3.3 结构选型布置基本思路 40

2.3.4 常见建筑结构平面布置 44

2.3.5 常见建筑结构竖向布置 47

2.4 结构方案的经济分析 53

2.4.1 建筑体型 54

2.4.2 结构体系 56

2.4.3 结构材料 61

2.4.4 施工周期 62

2.5 工程实例 62

2.5.1 工程概况 62

2.5.2 方案介绍 63

2.5.3 各方案综合效益对比 65

2.5.4 结论 66

参考文献 66

第3章 结构体系优化 67

3.1 常用结构体系的特点和适用范围 67

3.1.1 框架结构 67

3.1.2 剪力墙结构 67

3.1.3 框架剪力墙结构 68

3.1.4 框架—核心筒结构 69

3.1.5 板柱—剪力墙结构 69

3.2 框架结构优化 70

3.2.1 变形和受力特点 71

3.2.2 计算模型的优化调整与节材 74

3.3 剪力墙结构优化 78

3.3.1 变形和受力特点 78

3.3.2 剪力墙的布置原则 82

3.3.3 计算参数合理取值及敏感性分析 84

3.3.4 材料用量的合理范围 92

3.4 框架核心筒结构优化 100

3.4.1 变形和受力特点 100

3.4.2 计算参数敏感性分析 100

3.4.3 核心筒尺寸与布置分析 106

3.4.4 二道防线分析 108

3.4.5 连梁的作用 117

3.4.6 框架梁的布置 120

3.5 板柱—剪力墙结构 122

3.5.1 结构受力特点 123

3.5.2 板柱—剪力墙结构与框剪结构的比较 124

3.6 高层结构减震优化 131

3.6.1 减震器选择 131

3.6.2 隔震器的应用 133

3.6.3 粘滞阻尼器的应用 136

3.6.4 约束屈曲支撑的应用 138

3.7 基于抗震性能分析的结构优化 140

3.7.1 基于大震分析的核心筒布置优化 141

3.7.2 超高层结构破坏特点分析及优化 142

3.7.3 受拉墙体性能分析及优化 148

参考文献 154

第4章 楼盖结构优化 156

4.1 楼盖结构选型 156

4.1.1 常用楼盖结构形式 156

4.1.2 常用楼盖结构的受力特点及适用范围 158

4.2 常用楼盖结构的计算方法 161

4.2.1 梁板式楼盖 161

4.2.2 无梁楼盖、空心楼盖和密肋楼盖 165

4.2.3 钢—混凝土组合楼盖 170

4.2.4 预应力楼盖 172

4.3 上部结构楼盖经济性对比 174

4.3.1 框架结构 174

4.3.2 高层框架核心筒结构 176

4.4 地下室楼盖经济性对比 180

4.4.1 地下室顶板楼盖经济性比较 181

4.4.2 地下车库楼盖经济性比较 186

参考文献 187

第5章 基础设计优化计算 188

5.1 基础设计的基本原则 188

5.1.1 基础安全性 188

5.1.2 基础经济性 188

5.1.3 基础选型 190

5.2 地基参数 190

5.2.1 地基土的分类 191

5.2.2 地基土的主要技术参数 192

5.3 扩展基础的计算 193

5.3.1 地基承载力验算 193

5.3.2 扩展基础承载力计算 194

5.3.3 扩展基础的基本造价 196

5.4 桩基础的计算 197

5.4.1 桩基计算基本要求 198

5.4.2 桩基变形计算 200

5.4.3 桩基础的基本造价 201

5.4.4 桩基础优化 203

5.5 筏形基础的计算 210

5.5.1 筏板冲切计算及筏板厚度 210

5.5.2 筏板抗浮设计 222

5.5.3 筏板配筋 223

5.6 高层住宅剪力墙结构基础优化实例 225

5.6.1 工程概况 225

5.6.2 筏板基础优化设计 226

参考文献 231

第6章 结构施工图优化 232

6.1 计算模型 232

6.1.1 计算参数 232

6.1.2 结构布置复核 234

6.1.3 荷载检查 235

6.2 构件承载力检查 239

6.2.1 梁的强剪弱弯检查 239

6.2.2 柱的强剪弱弯检查 242

6.2.3 强柱弱梁检查 244

6.2.4 强节点弱构件检查 245

6.2.5 大悬挑检查 248

6.3 剪力墙构件优化 252

6.3.1 剪力墙约束边缘构件判断 252

6.3.2 合理确定约束边缘构件的lc长度 254

6.3.3 约束边缘构件纵筋的优化 255

6.3.4 约束边缘构件箍筋的优化 259

6.3.5 墙身纵筋的合理直径搭配与合理间距 262

6.3.6 剪力墙拉筋的合理设置 263

6.3.7 混凝土的选用及优化 263

6.3.8 其他优化建议 263

6.4 框架柱优化 264

6.4.1 规范要求 264

6.4.2 截面尺寸 265

6.4.3 配筋控制原则 266

6.4.4 特殊框架柱构造 269

6.5 框架梁和次梁优化 269

6.5.1 规范要求 269

6.5.2 截面尺寸 271

6.5.3 框架梁及次梁钢筋 271

6.5.4 梁挠度裂缝验算 274

6.5.5 加腋梁应用 275

6.6 楼板优化 277

6.6.1 规范要求 277

6.6.2 截面尺寸 278

6.6.3 板钢筋 278

6.6.4 加腋板应用 280

6.7 组合构件承载力和延性计算 281

6.7.1 常用正截面承载力及延性计算软件介绍 281

6.7.2 SRCTRACT主要功能介绍 282

6.7.3 组合构件承载力计算原理 284

6.7.4 组合构件延性计算原理 285

6.7.5 SRCTRACT在工程中应用 286

参考文献 290

第7章 HyperStudy在高层建筑结构优化设计中的应用 291

7.1 优化控制程序OptiDesign介绍 291

7.1.1 OptiDesign主要功能 291

7.1.2 OptiDesign使用说明 291

7.2 不同优化算法效率对比 293

7.2.1 自适应响应面法（Adaptive Response Surface Methodology） 293

7.2.2 遗传算法（Genetic Algorithm） 294

7.2.3 可行方向法（Method of Feas动le Direction） 294

7.2.4 序列二次规划法（Sequential Quadratic Programming） 294

7.3 关键构件的敏感性分析 297

7.3.1 DOE灵敏度分析的基本思想 297

7.3.2 敏感度分析的操作流程 297

7.3.3 某超高层结构加强层布置DOE灵敏度分析 302

7.4 抗震性能优化分析 304

7.4.1 抗震性能优化操作流程 304

7.4.2 某高烈度区框架核心筒结构抗震性能优化 310

参考文献 314

第8章 GSOPT在高层建筑结构优化设计中的应用 315

8.1 GSOPT软件主要功能 315

8.1.1 结构三维建模 315

8.1.2 结构有限元分析 318

8.1.3 结构设计 322

8.1.4 结构优化分析 324

8.1.5 结构优化流程 324

8.2 优化算法 325

8.2.1 响应面算法 325

8.2.2 数据实验 330

8.2.3 多级优化和网格搜索法 331

8.3 优化功能图形交互界面 333

8.3.1 构件分组 333

8.3.2 变量设置 334

8.3.3 约束条件和优化目标 335

8.3.4 优化结果输出 336

8.4 结构抗震性能优化 337

8.4.1 构件分组 337

8.4.2 变量敏感度分析 338

8.4.3 高层框剪结构关键构件敏感度分析 339

8.4.4 8度区超高层框筒结构抗震性能优化 342

8.4.5 超高层结构方案阶段加强层布置分析 348

8.5 构件强度优化 351

8.5.1 造价计算 351

8.5.2 利保商贸中心裙房梁构件超筋优化 352

8.6 综合造价优化 354

8.6.1 综合造价优化流程 354

8.6.2 某政务服务大楼抗震性能及造价优化分析 354

8.6.3 美华国际中心项目结构抗震性能及总重量优化 359

参考文献 365