基于屈曲承载能力的索支撑柱撑杆长度优化方法研究

索支撑柱是一种适用于大跨度空间结构支撑的新型结构构件,撑杆长度是影响其屈曲承载能力的关键设计参数。分别基于梯度法和多种群遗传算法设计两种索支撑柱撑杆长度优化方法,并对两种优化结果进行分析和对比。通过推导索支撑柱线性屈曲荷载的梯度计算公式,阐述多种群遗传算法的重要策略和参数取值,分别确定出两种优化算法的优化流程,结合优化流程对单层索支撑柱和三层索支撑柱进行优化。结果表明,基于梯度法的优化方法计算效率高、收敛速度快,但对于多变量优化问题容易陷入局部最优解;而多种群遗传算法依赖大量有限元分析,但可以使用并行计算,在保证优化效率的同时,对于多变量优化问题能够有效收敛至全局最优解。研究成果可运用于大跨度屋盖支撑结构中,能够更为有效地提高建筑结构材料利用率,减少建材用量。