設計高層建筑結構的論文
1基于常微分方程求解器的分析方法
我國當前主要通過(guò)常微分方程求解器對高層建筑結構力學(xué)進(jìn)行分析。高層建筑結構力學(xué)常微分方程求解器功能強大，自適應求解效果非常好，可以有效滿(mǎn)足對用戶(hù)進(jìn)行預先解答，提高解答的精度，降低解答指定的誤差限。當前我國在高層建筑結構分析通過(guò)對常微分方程求解器的應用，有效實(shí)現了對高層建筑結構樓板變形時(shí)的動(dòng)力計算、穩定計算和靜力計算，實(shí)現對數據的整體分析和處理。建筑人員通過(guò)使用常微分方程求解器的分析，有效降低了在進(jìn)行高層建筑結構分析時(shí)的處理量，降低了高層建筑結構分析中的方程組數，有效提高運算效果，從本質(zhì)上實(shí)現了對建筑結構的優(yōu)化。
在對高層建筑結構常微分方程求解器進(jìn)行深入研究的過(guò)程中，清華大學(xué)教授包世華和袁駟有效提高了常微分方程求解器的應用，實(shí)現了對常微分方程求解器的深化研究。袁駟教授利用有限元技術(shù)，對偏微分方程的半離散化進(jìn)行控制，有效實(shí)現了對常微分方程組的求解，提高了對結構線(xiàn)性函數的應用。通過(guò)常微分方程求解器的直接求解，對有限元線(xiàn)進(jìn)行實(shí)際應用，有效對一般力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行計算，在很大程度上提高了一般力學(xué)問(wèn)題的計算效果。而包世華教授對半解析-微分方程求解器方法進(jìn)行分析深化，有效將半解析-微分方程求解器方法應用到高層建筑結構結構靜力、動(dòng)力、穩定性的分析驗證中，提高了對高層建筑結構力學(xué)分析的效果。
2高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法
高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法在高層建筑結構力學(xué)分析中又被稱(chēng)為時(shí)程法。高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法主要是對地震波直接輸入結構，完成結構的彈塑性性能分析。這種方法要求結構力學(xué)分析人員建立專(zhuān)門(mén)結構彈塑性恢復性動(dòng)力方程，通過(guò)逐步積分法實(shí)現對地震過(guò)程中速度、加速度、位移等的時(shí)程變化，完成對建筑結構的描述。高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法對建筑結構在強震的作用下彈性及非彈性階段的內力變化進(jìn)行深入研究，有效對高層建筑構件可能出現的損壞、開(kāi)裂、屈服、倒塌進(jìn)行分析，提高建筑結構力學(xué)的分析效果。當前在國內的高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法主要輸入地震波為隨機人工地震波，結構模型的計算多采取層模型。除此之外，高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法還加大了對樓板結構變形的分析，使用并列多質(zhì)點(diǎn)計算模型進(jìn)行計算，對高層建筑結構的基礎轉動(dòng)和評議進(jìn)行研究，有效提高了對土體、基礎及上部結構耦合振動(dòng)的模擬效果。
近年來(lái)我國還高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法中對扭轉振動(dòng)進(jìn)行分析，取得顯著(zhù)進(jìn)展。高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法能夠有效對高層建筑結構中存在的薄弱環(huán)節進(jìn)行分析，提高對結構延展性、變形的實(shí)際分析效果。高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法預計的破壞形態(tài)與實(shí)際地震的破壞效果非常接近，有效對地震危害進(jìn)行防護處理，提高了高層建筑結構的防震效果。但是當前對高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法的整體看法不一。部分人員認為采取大型高速計算機對典型地震波進(jìn)行分析；但是部分人員認為典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在進(jìn)行研究的過(guò)程中要對研究算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，對近似方法進(jìn)行研究。隨著(zhù)高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法的逐漸發(fā)展，越來(lái)越多國家在進(jìn)行高層建筑結構力學(xué)分析的過(guò)程中開(kāi)始對地震波根據實(shí)際情況進(jìn)行選取，模擬效果大幅提高。
3基于最優(yōu)化理論的結構分析方法
基于最優(yōu)化理論的結構分析方法主要是通過(guò)數學(xué)上的最優(yōu)化理論及計算機技術(shù)實(shí)現對高層建筑結構設計的一種新方法�；谧顑�(yōu)化理論的結構分析方法有效實(shí)現了對結構設計的被動(dòng)分析道主動(dòng)設計的轉變，提高了高層建筑結構設計的靈活性，對設計具有非常好的促進(jìn)效果�；谧顑�(yōu)化理論的結構分析方法對空間的要求較為嚴格，設計過(guò)程中要保證以最小的質(zhì)量產(chǎn)生最大的剛度。因此，設計人員要對框架剪力墻結構中的剪力墻進(jìn)行充分分析，實(shí)現墻體的`優(yōu)化布置和數量選取，提高基于最優(yōu)化理論的結構分力學(xué)析效果�；谧顑�(yōu)化理論的結構分析方法中要求保證適度的剛度，對剛度要進(jìn)行嚴格控制。尤其是在分析剪力墻與地震作用的時(shí)，要對剪力墻剛度進(jìn)行優(yōu)化設計，確保建立正確的最優(yōu)化剛度模型，提高基于最優(yōu)化理論的結構分析方法的模型實(shí)際應用效果。目前我國的基于最優(yōu)化理論的結構分析方法發(fā)展還不全面，在進(jìn)行單位建筑面積上剪力墻慣性矩度量指標設計的過(guò)程中還存在較多問(wèn)題。我國的基于最優(yōu)化理論的結構分析方法仍處於研究和發(fā)展階段。高層建筑結構力學(xué)分析人員要對基于最優(yōu)化理論的結構分析方法中的數學(xué)模型進(jìn)行深入研究，對剪力墻最優(yōu)剛度進(jìn)行有效分析，從本質(zhì)上提高數據分析處理效果，拓寬基于最優(yōu)化理論的結構分析方法的應用前景。
4基于分區廣義變分原理與分區混合有限元的分析方法
在進(jìn)行分區的過(guò)程中，高層建筑結構力學(xué)分析人員要對有限元進(jìn)行全面分型。有限元中雜交元和非協(xié)調元的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了分區廣義變分原理的發(fā)展，為分區廣義變分原理奠定了堅實(shí)的理論基礎。清華大學(xué)龍馭球教授對分區廣義變分原理進(jìn)行研究，實(shí)現了對分區廣義變分原理的深化。龍馭球教授的分區混合有限元法將分區廣義變分原理進(jìn)行拓展，實(shí)現了繼位移法、雜交元法之后的改革和完善。分區混合有限元法對彈性體分類(lèi)，對勢能區使用位移單元能量分析，將結點(diǎn)位移作為基本未知量。而余能區使用應力單元，將結構應力函數作為基本未知量，實(shí)現對能量項的交界面附加。分區混合有限元法在滿(mǎn)足位移和力的基礎上保證了位移的連續和收斂性，有效對總能量泛函駐值分區混合進(jìn)行方程選取。分區混合有限元法適應性非常強，分區較為靈活，在很大程度上保證了函數的收斂性，對高層建筑結構力學(xué)的分析具有非常好的促進(jìn)效果。
分區混合有限元法對計算框支剪力墻、框支剪力墻角區應力集中、托墻梁結構等方面具有非常好的計算效果，在高層建筑結構分析中具有非常好的應用前景�？偨Y：當前我國的高層建筑結構力學(xué)的分析方法主要包括：基于常微分方程求解器的分析方法、基于有限條法和樣條函數法的分析方法、基于分區廣義變分原理與分區混合有限元的分析方法、高層建筑結構彈塑性動(dòng)力分析方法、基于最優(yōu)化理論的結構分析方法。高層建筑結構力學(xué)分析人員要對以上五種分析方法不斷進(jìn)行深入研究和合理應用，將高層建筑結構力學(xué)分析和高層建筑藝術(shù)進(jìn)行完美結合，增強高層建筑結構力學(xué)分析的實(shí)用效果。要對高層建筑結構力學(xué)分析的方法不斷進(jìn)行完善，確保我國建筑飛速發(fā)展。
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