諸君知道最近比較熱門的高層建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是什么嗎,？先賣個(gè)關(guān)子,，請(qǐng)接著看土木君的粗淺闡述。

        在重力荷載作用下,，建筑結(jié)構(gòu)（尤其是高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)）的豎向構(gòu)件壓應(yīng)力不同,，則各水平構(gòu)件在支座處存在豎向變形差，這個(gè)豎向變形差對(duì)水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響是不容忽略的,。

        下圖是某80層辦公樓的柱軸向變形差的比較：

        一般混凝土結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件是固接連接的,，當(dāng)豎向構(gòu)件產(chǎn)生變形差后，將在水平構(gòu)件中引起附加彎矩和剪力,，當(dāng)水平構(gòu)件線剛度較大時(shí),，所產(chǎn)生的附加內(nèi)力會(huì)更大。

        對(duì)于兩端固定鋼筋混凝土梁,，其由支座變形差Δ引起的梁端附加彎矩及剪力可按下面公式計(jì)算,。

        這種變形差產(chǎn)生的附加彎矩和剪力，額外加大了水平構(gòu)件的內(nèi)力,，對(duì)于建的筑的抗震及抗風(fēng)是很不利,。那有沒有辦法來減少這種不利影響呢？對(duì)此,，傅大師提出了“調(diào)平法”的設(shè)計(jì)思想,，通過調(diào)整豎向構(gòu)件的截面尺寸來減小豎向變形差異，以達(dá)到減小水平構(gòu)件附加內(nèi)力的目的,，主要步驟如下：

    （1）初步確定結(jié)構(gòu)布置和截面

    （2）將結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件全部鉸接

    （3） 一次性施加全部重力荷載,，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算

    （4） 查看全樓各層各豎向構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)豎向變形

    （5）根據(jù)豎向變形差異情況，調(diào)整豎向構(gòu)件的截面尺寸或布置

    （6）重復(fù)（3）（4）（5）,，直至達(dá)到設(shè)計(jì)允許的較理想狀態(tài)

    （7）結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件恢復(fù)剛接

    （8） 結(jié)構(gòu)進(jìn)行后續(xù)的重力荷載,、抗震、抗風(fēng)設(shè)計(jì)

     我們知道對(duì)于柱和剪力墻,，規(guī)范均規(guī)定了相應(yīng)的軸壓比,，那這種調(diào)平法設(shè)計(jì)在規(guī)范上有沒有障礙呢？

         從規(guī)范和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)可知,，對(duì)于大部分高層,、超高層建筑，一般筒體墻肢在重力荷載代表值作用下的軸壓比限值為0.5左右,，框架柱在組合工況下的軸壓比限值一般為0.7上下,，而地震或風(fēng)荷載引起的外框柱附加軸壓比一般在0.1-0.2作用，所以不考慮地震和風(fēng)荷載的作用，重力荷載代表值作用下也可控制外框柱軸壓比為0.5左右,，與筒體墻肢差不多,，所以調(diào)平法是可行的。

       當(dāng)然這種調(diào)平法設(shè)計(jì)若靠手工完成,，工作量是異常龐大的,，好在PKPM V3.1版專門開發(fā)了調(diào)平法設(shè)計(jì)模塊（這個(gè)必須點(diǎn)贊）：

       調(diào)平法軟件設(shè)計(jì)模塊借鑒了傅大師的設(shè)計(jì)思想，自動(dòng)經(jīng)過多次迭代計(jì)算,，對(duì)豎向構(gòu)件的截面進(jìn)行調(diào)整,，使豎向變形差異達(dá)到容許的范圍。

        為了便于程序?qū)崿F(xiàn),，并使軟件具有較強(qiáng)的普適性,，調(diào)平法軟件對(duì)傅大師的“調(diào)平法”理論作了一定的延伸，提出了以下幾個(gè)概念,。

        首先，軟件提出了“分段”的概念,。分段是指在豎向?qū)菍舆M(jìn)行分段,，軟件在每段內(nèi)將結(jié)構(gòu)調(diào)平，減小整段的豎向變形差,?！岸巍笨梢岳斫鉃檎{(diào)平的粒度。

        第二,，軟件需要對(duì)各分段設(shè)定目標(biāo)軸壓比,。通過分段，可將結(jié)構(gòu)調(diào)平,，但不應(yīng)該僅僅是調(diào)平,，還應(yīng)該指定調(diào)平后希望豎向構(gòu)件達(dá)到的軸壓比。此外,，“調(diào)平”更準(zhǔn)確的描述是使豎向構(gòu)件具有相同的壓應(yīng)變,，因此軟件內(nèi)部用壓應(yīng)變作為衡量調(diào)平的標(biāo)準(zhǔn)。軟件會(huì)自動(dòng)將目標(biāo)軸壓比換算成目標(biāo)壓應(yīng)變,。

        第三,，分段后，軟件對(duì)每段內(nèi)的各層搜索豎向構(gòu)件,，分別形成“柱串”和“墻串”,。“柱串”和“墻串”可看作一根柱和一片墻,，計(jì)算一個(gè)壓應(yīng)變和一個(gè)截面調(diào)整系數(shù),。

        第四，軟件支持對(duì)平面內(nèi)的豎向構(gòu)件（柱、墻）進(jìn)行分組,，同一組的豎向構(gòu)件按照相同的比例系數(shù)對(duì)截面進(jìn)行調(diào)整,。 

       通過調(diào)平法優(yōu)化豎向構(gòu)件的截面尺寸后，大大減小或消除了豎向變形差,，也就大大降低了水平構(gòu)件的附加內(nèi)力,，自然水平構(gòu)件的截面及配筋等大為降低，在基本不犧牲結(jié)構(gòu)安全度的情況下大幅降低結(jié)構(gòu)成本,，才是優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,。

        注：本文內(nèi)容參考了傅大師的相關(guān)演講報(bào)告和PKPM的宣傳文案。