彭子祥 焦 柯

（广东省建筑设计研究院有限公司，广州510010）

0 引 言

随着我国城市化进程的发展，给建筑结构提出了更高的要求，当前城市建筑体系更加多样，构造更加复杂，外形更加美观，也因此涌现了大量的超高层、大跨度结构，其中不乏各城市的地标建筑。与此同时，这也给结构工程师带来了极大的考验，复杂的结构体系无疑将加大结构设计的难度，尤其是结构的抗震问题很多情况都是控制结构设计的关键因素。而保证结构在满足规范设计要求的前提下，改善经济成本效益，便是优化需要解决的问题。目前以BESO［1］双向渐进法为思想开发的结构拓扑优化软件可在仅确定结构荷载作用及其大体尺寸的条件下，通过迭代在方案阶段搜寻受力传力效率最高的结构形式、体系及尺寸，但这种方式出来的方案通常不能直接用于设计，模型还需进一步处理简化；而在给定的结构体系和布置下，例如 Optistruct［2］、GSOPT［3］可完成构件敏感性分析优化，但其优化算法通常需要经过多次迭代，对计算机资源及性能有一定要求，实际结构工程应用较少。

而本文所提出的优化方法，旨在从能量的角度引导工程师对结构动力特性进行深入认识，理解结构受力传力规律，有针对性地进行优化调整。以结构抗震为例，高层建筑的地震响应通常会由多阶振型控制，起控制作用的可能会是某一高阶振型，本文提出的基于能量的振型优化方法，可针对某一特定振型进行优化调整，找出对该阶振型振动影响最为敏感的构件，以实现用最小的代价将该阶振动频率调整至最优值，改善结构的振动问题，达到高效的减震效果。……