基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化

付朋辉

【摘要】建筑地下室投资大，单位面积成本较高， 对其进行优化设计能够有效的减少投资金额。研究了地下室无梁楼盖结构的板厚、柱帽、混凝土含量、钢筋含量及成本的关系的变化规律;采用ISIGHT平台集成ABAQUS进行数值优化分析，得出的结论与实际工程经验吻合，优化设计方法有效、实用，可供实际工程参考使用。

【關键词】无梁楼盖;数值优化;ISIGHT

长期以来，建筑工程结构的设计依靠传统设计经验，满足规范要求即可，无法满足业主对成本控制越来越严格的要求。在实际项目中，设计周期较短，依靠传统设计方法往往无法得出最优方案，而结构数值优化技术使得到最有方案提供了可能。本文运用ABAQUS软件建立无梁楼盖有限元模型，以优化设计软件ISIGHT为平台集成 ABAQUS软件，对模型参数进行DOE分析，提取设计变量进行优化。优化后方案比原方案节省了约26%的材料成本。

1、计算条件

以某工程地下室为例，布置及柱帽尺寸如图1所示，跨度8.1mx8.1m，覆土1.2m，活荷载4kN/m2，柱截面500mmx500mm，板厚thick=400mm，第一阶柱帽厚度thick1=300mm，柱帽总高度1000mm，柱帽宽度尺寸x1=750mm，x2=300mm。

2、优化模型建立

2.1优化数学模型

2.1.1 设计变量

以单位面积材料成本（price）最低为优化目标，在跨度、柱帽总高度及荷载给定的情况下，总成本取决于板厚及柱帽尺寸。

根据优化目标选取以下设计变量：thick为楼板厚度;thick1为第一阶柱帽高度;x1，x2为柱帽水平尺寸参数。

2.1.2 目标函数

根据柱帽各控制点弯矩及板厚及柱帽尺寸建立与钢筋含量（steel）、混凝土含量（concrete）、材料成本（price）的关系。

2.1.3 约束条件