(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210731780.1 (22)申请日 2022.06.25 (71)申请人 上海海汇房地产开发有限公司 地址 200333 上海市普陀区大渡河路1718 号1-10层A区、 B区、 C区(2层C区除外) 申请人 同济大学建筑设计研究院 （集团） 有 限公司 (72)发明人 王杨　罗兆奇　康继武　赵昕　 徐芳　徐宇同　陈佳男　陈浩　 吴双　王钢　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 赵志远 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种办公塔楼结构系统多 级优化方法 (57)摘要 本发明涉及一种办公塔楼结构系统多级优 化方法， 包括： 步骤1： 针对办公塔楼结构建立多 级分解模型； 步骤2： 确定最优摄动构件组； 步骤 3： 设置驱动约束， 通过驱动约束的冗余度 将设计 约束划分为约束过度、 约束适度、 约束平衡和约 束不足四种状态； 步骤4： 计算各个构 件组的敏 感 性系数； 步骤5： 根据相对 敏感性系数的数值对构 件组进行分类； 步骤6： 采用基于组合排序法的双 驱动约束策略对分类后的构建组内的构件进行 优化； 步骤7： 计算分析有限元模型， 直至驱动约 束状态调整为适度约束， 完成优化。 与现有技术 相比， 本发明具有能够减少办公塔楼材料用料、 提升结构经济性以及整体性能等优点。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115034015 A 2022.09.09 CN 115034015 A 1.一种办公塔楼结构系统多 级优化方法， 其特 征在于， 所述的优化方法包括： 步骤1： 针对办公塔楼结构建立多 级分解模型； 步骤2： 确定最优摄动构件组； 步骤3： 设置驱动约束， 通过驱动约束的冗余度将设计约束划分为约束过度、 约束适度、 约束平衡和约束不足四种状态； 步骤4： 计算各个构件组的敏感性系数； 步骤5： 根据相对敏感性系数的数值对构件组进行分类； 步骤6： 采用基于组合 排序法的双驱动约束策略对分类后的构建组内的构件进行优化； 步骤7： 计算分析有限元模型， 直至驱动约束状态调整为 适度约束， 完成优化。 2.根据权利要求1所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述的多 级分解模型 具体为： 针对抗侧力系统和竖向承重系统分别构建多级分解子模型， 每个模型均包括系统层、 组件层和构件层三层物理层； 抗侧力系统多级分解子模型的系统层包括巨型框架核心筒系统， 组件层包括框架、 核 心筒和嵌固层， 构件层包括柱、 梁、 剪力墙和楼板； 竖向承重系统多级分解子模型的系统层包括竖向承重系统， 组件层包括楼盖和基础， 构件层包括柱、 剪力墙、 板、 梁、 筏板和桩。 3.根据权利要求1所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述的多 级分解模型的优化目标为： 全生命周期成本； 设计变量为： 构件成本； 约束条件 包括： 整体约束， 包括周期、 层间位移角、 剪 重比、 刚重比和舒 适度； 组件约束， 包括外 框架承担 剪力比例和环带桁架与巨柱的刚度比； 构件约束， 包括应力比、 挠度和轴压比。 4.根据权利要求1所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述设计 约束冗余度的计算方法为： 约束限值 为上限值 约束限值 为下限值 其中， Rei表示第i个设计约束的冗余度， gi表示第i个设计约束， 表示第i个设计约束 的上限， 表示第i个设计约束的下限。 5.根据权利要求1所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述的步 骤4具体为： 采用虚功敏感性系数分析法或等增量敏感性分析法计算各个构件组的敏感性系数。 6.根据权利要求1所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述步骤 6中组合排序法的表达式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115034015 A 2其中， ga和gb分别表示驱动约束a和驱动约束b的数值； 和 分别表示约束a关于设计 变量k和设计变量l的敏感性系数； 和 分别表示约束b关于设计变量k和设计变量l的敏 感性系数； Δk和Δl分别表示设计变量k和设计变量l的改变量； Limita和Limitb分别表示驱 动约束a和驱动约束b的限值。 7.根据权利要求6所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述的步 骤6具体为： 步骤6‑1： 对不同的构建组合k和 l求出其变化量Δk和Δl， 使驱动约束a和驱动约束b达 到限值； 步骤6‑2： 求解每个组合的Δk+Δl， 通过排序， 根据预设阈值筛选Δk+Δl数值最低的若 干构件组； 步骤6‑3： 更新模型， 计算更新后驱动约束a和驱动约束b的数值； 步骤6‑4： 判断是否满足停止迭代条件， 若是， 则执 行步骤6‑5， 否则， 返回步骤6 ‑1； 停止迭代条件为驱动约束达 到限值或设计 变量达到限值； 步骤6‑5： 验证其 余约束， 结束优化。 8.根据权利要求7所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述的步 骤6‑2具体为： 设共有P个构件组， 则构件组k和l的组合共有 组， 求出每个组合的Δk+Δl数值， 对其 进行排序， 选取Δk+Δl最小的若干个构件组， 即使双驱动约束达到约束平衡状态时花费造 价最小的组合。 9.根据权利要求7所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述的步 骤6还包括： 针对构件组单步变化 量设置如下约束： 各构件组单步变化 量限值为原设计 变量的10％。 10.根据权利要求7所述的一种办公塔楼结构系统多级优化方法， 其特征在于， 所述的 步骤6还包括： 针对构件组累计 变化量设置如下约束： 各构件组的累计 变化量限值为原设计 变量的30％。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115034015 A 3