基于SM算法的钢桁架结构冗余度优化

结构冗余度作为衡量构件破坏后结构整体性能的重要指标,对结构的抗倒塌设计具有重要作用.为了改善结构的抗倒塌能力,可以对结构冗余度进行优化.笔者针对结构构件冗余度值的分布问题,以构件截面尺寸为变量,采用SM算法将结构体积最小和构件冗余度差值最小作为目标函数对构件的冗余度进行优化,实现结构冗余度的均衡布置.算例表明:通过优选构件截面可以实现结构冗余度的均衡布置,且优化后杆件应力分布更加合理,结构承载能力明显提高.该方法一定程度上避免了传统基于构件承载能力、变形验算方法对结构整体性能估计不足、设计变量和验算参数过多的问题.

基于性能的钢框架-钢板剪力墙塑性优化设计思路

为充分发挥钢框架-钢板剪力墙结构的抗侧移能力和承载能力,实现高层建筑要求的双重抗侧力体系和多道抗震设防的要求,需要设计出一个拥有合理破坏模式和耗能良好的结构.传统设计思路多要进行多次人工假定和修正,即使优化也多是针对单一的性能目标或是单一的方向进行,加上人工假定和修正的效率低下,难以在较短时间内获得符合结构多性能目标的全局最优解.文中从结构的优化设计角度出发,以结构的性能为目标,在钢板剪力墙简化计算模型基础上,将钢框架-钢板剪力墙的塑性设计问题转化为一个多目标优化问题,即利用高效的优化算法优选出一个合理的钢框架-钢板剪力墙结构,之后将这个优选模式通过深度学习的方式生成一个可进行钢框架-钢板剪力墙结构优化设计的BP神经网络.上述优化思路能减少基于分析软件和人工调整的繁复工作,加快和简化钢框架-钢板剪力墙的设计过程.

随机进化算法在结构冗余度优化上的应用思路

用基于响应敏感性的冗余度为优化对象,以构件截面尺寸为变量,以构件间冗余度差值和结构总体积最小为目标,论述如何用SM、GA、SA算法对结构冗余度进行优化。对比3类随机进化算法在结构冗余度优化上的应用思路,指出各算法的优缺点,为编制一个融合各类算法优点的适合结构冗余度优化的高效混合随机进化算法提供借鉴。

单层球面网壳结构冗余度优化研究

本文基于结构响应对截面面积的敏感性,提出了一种冗余度评价指标,在此基础上运用遗传算法优选截面尺寸,实现结构冗余度的优化,提高结构的鲁棒性能。

联肢与非联肢柱弱轴连接钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为了研究梁柱弱轴连接的钢板剪力墙和联肢钢板剪力墙的抗震性能,开展钢板剪力墙联肢前后的拟静力循环加载试验。设计3个1/3缩尺的四层弱轴连接钢板剪力墙试件,其中1个为钢板剪力墙试件,另外2个为联肢钢板剪力墙试件,对其进行拟静力试验研究。从试件的破坏模式、承载力及刚度发展、延性、耗能、柱轴力和层间侧移等方面,对比分析联肢前后钢板剪力墙试件的破坏形态和性能特点。结果表明:无论是否联肢,墙板仍然通过拉力场抗剪,最终发生沿边缘撕开,继而引发中间横梁的跨中弯曲;钢板墙联肢后,其初始刚度、承载力、位移延性系数和耗能分别提高65%、10%、40%及14%以上;加强连梁的截面刚度,能减小层间刚度的差异,进而避免过早出现薄弱层,但连梁截面过大会使结构偏离理论预期的破坏机制,使构件利用不充分而降低经济性;由构件破坏顺序可知,钢板剪力墙联肢后,原本的墙板和框架2道防线转变为墙板、连梁和框架3道防线。

连梁耦联作用对联肢钢板剪力墙稳定与变形影响的分析

联肢钢板剪力墙是在钢板剪力墙间引入连梁发展而来的新型抗侧力体系,连梁的引入改变了结构的抗倾覆机制,从而影响柱子的稳定与结构的变形。故将连梁截面作为变量,研究连梁与墙肢连接形成的耦联作用对联肢钢板剪力墙稳定与变形的影响。取一实际工程的足尺6层联肢钢板剪力墙作为原型,通过改变连梁高度与腹板厚度,利用ABAQUS进行单调与往复加载模拟,分析结构的力学性能与变形能力。分析结果表明:连梁产生的耦联作用有减小外柱受压从而减缓结构失稳的作用,随着连梁截面高度的增加,结构抗剪承载力逐渐提升,但提升程度越来越小且承载力稳定性有所降低;侧移达1/50位移角前,结构处于正常使用阶段,1/30位移角后,结构承载力显著下降而面临倒塌;以延性为判别指标时耦联比有最优段,耦联比从0.6到1.2的过程中,结构延性基本表现出迅速上升→平缓上升→缓慢下降→迅速下降的现象,其中平缓上升段对应耦联比的最优段。

联肢开缝钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究连梁截面尺寸不同的联肢开缝钢板剪力墙结构的抗震性能,设计并制作了2榀连梁截面尺寸不同的缩尺比为1∶3的4层联肢开缝钢板剪力墙试件,对其进行低周反复荷载试验,得到联肢开缝钢板剪力墙试件的破坏形态和滞回性能,分析连梁截面尺寸对其承载力、刚度、耗能能力、延性、柱轴力及连梁转角的影响。结果表明:联肢开缝钢板剪力墙结构具有稳定的承载能力和良好的延性及耗能能力,是一种抗震性能优良的结构体系;连梁破坏会导致剪力墙试件承载力迅速降低,因此要避免连梁过早发生破坏;连梁截面尺寸增大,能够提高剪力墙试件的初始刚度、承载力和耗能能力;框架柱的轴力随着连梁截面尺寸的增大而减小,尤其是内柱的轴力,且内柱轴力会发生反向,与外柱共同受压,有利于框架柱的稳定性;此外,增大连梁截面尺寸可以减小连梁转角,但同时要保证连梁连接的可靠性,使其具有较大的转动变形能力。