多级递阶工程系统抗地震设计整体优化的计算实现

针对多级递阶工程系统结构特点 ,以结构设防烈度为优化指标、抗地震设计为工程背景 ,本文建立该系统整体优化的计算方法体系并付诸实现。首先 ,提出大系统整体与局部划分概念 ,从基元系统出发 ,建立有效的离散型最优化方法和算法 ,形成方法体系的基础层次 ;其次 ,根据该系统逻辑分布 ,提出整体优化的耦合法与分解法 ,构成方法体系的上一层次 ;最后 ,通过该系统本体描述数据设计 ,开发了通用分析程序 ,大量运算校验了它们的速度。

多级递阶工程系统全局优化抗震设计的混合法

多级递阶工程系统是由大型建筑工程项目的主要结构, 按照功能逻辑关系构成的多层次、树分支结构系列。在离散型决策变量、工程抗震优化设计背景下, 本文针对该系统结构分布特点, 提出全局优化计算的混合法。这一方法把耦合法与分解法的优点结合起来, 灵活地处理系统结构边界条件, 并使优化空间达到高度的降维, 对于大规模、分布复杂的多级递阶系统, 具有很高的优化计算效率。算例讨论了这一方法在决策大型建筑工程项目最优设防标准、最优造价和总投资最优分配方面的应用, 并同其它方法的结果作了比较。

多级递阶工程系统抗地震设计全局优化的对偶分解法

多级递阶工程系统是复杂工程项目的主要工程结构依照功能逻辑关系所构成的多层次分支结构体系,表征了常见复杂项目的一般性分布。以结构设防烈度为优化指标,以抗地震设计为工程背景,本文针对该系统结构特点,提出全局优化方法两个层次划分的概念;然后从Lagrange对偶理论出发,提出第一层次的对偶分解法和分解-协调法,结合第二层次的离散型最优化方法,分别实现大系统约束、无约束全局优化的有效计算。算例讨论了复杂项目在最优设防标准、最优造价和总投资最优分配三个方面的工程决策,并与其他方法的结果作了比较。上述概念与方法使大系统整体优化空间达到高度的降维,为复杂工程项目的系统化设计、工程问题的科学决策奠定了理论分析的基础。

多级递阶工程结构系统抗地震设计的全局优化

多级递阶工程结构系统是复杂工程项目的主要工程结构依照功能逻辑关系所构成的多层次分支结构系列,表征了常见建设项目的一般性分布。以结构设防烈度为决策变量、地震灾害的多级设防为工程背景,建立了该系统全局优化的数学模型;考虑到系统的结构特点和目标函数的离散性,提出二个层次的优化计算方法,其中递级凝聚法用于大系统建模分析,改进的离散型共轭梯度法和改进的离散型 Lagrange 直接法分别执行具体的最优或次优化计算;算例讨论了复杂项目在抗震设防标准、工程造价和总投资分配方面的优化决策。上述概念、原则与方法为复杂工程的系统化设计、土木工程问题的科学决策提供了理论分析的基础。