基于模糊可靠度的SRC框架结构优化设计研究

发布时间：2019-07-21 14:13

【摘要】：基于"投资-效益"准则,建立SRC框架结构的优化数学模型,优化目标包括初始造价及结构失效损失期望最小化两部分。利用加权系数调整两者重要程度。为获得结构失效损失期望值计算结构失效概率;为获得接近实际的失效概率,对SRC框架结构进行模糊可靠度分析,主要内容包括:确定SRC框架结构抗震目标性能水平量化值,建立结构模糊功能函数,提出考虑模糊性Monte Carlo法。将SRC框架结构优化过程调整为含内外两层的迭代过程,外层对优化模型进行计算,内层对结构进行模糊可靠度分析。考虑优化模型中设计变量、约束条件过多、目标函数非线性程度较高等特点,提出适用于SRC框架结构的分阶段优化计算方法。通过对一榀单跨三层SRC框架结构优化设计,表明所提优化方法可获得理想、可靠的设计效果。
【图文】：

孟隆盎猗就旰谩毙阅堋ⅰ爸械绕苹怠毙阅堋ⅰ把?重破坏”性能);i荘fi(X)为SＲC框架结构基于该性能i失效时的模糊失效概率，可利用第2节理论进行计算;［Pfi］为相应目标值;Cfi为SＲC框架结构相应于该性能i失效时的损失值，见文献［4］;i荘fi(X)Cfi为SＲC框架结构在该性能i失效时的损失期望值;gj(X)=0，hj(X)≤0分别为等式、不等式约束。3SＲC框架结构优化设计基于模糊可靠度的优化设计迭代过程包含内外两层，外层对优化模型进行优化计算，内层对结构进行模糊可靠度分析，流程见图1。图1SＲC框架结构优化设计方法流程图Fig．1TheflowchartaboutoptimizationdesignmethodofSＲCframestructure为简化优化过程，对SＲC框架结构优化前，先采用规范方法设计，获得较合理的设计结果，并将该结果中梁、柱构件的混凝土强度等级、纵向受力钢筋、梁侧构造钢筋、箍筋作为优化模型常量，将梁柱截面尺寸、型钢截面尺寸作为优化设计迭代过程初始值。无论规范设计或优化设计，梁、柱构件截面中全部采用对称充满型实腹型钢—焊接工字钢。SＲC框架结构优化模型设计变量为X=bij，chij，cbij，bhij，bbafij，cbafij，btafij，ctafij，bhwij，chwij，btwij，ctwij，bAaij，bAaij，[]c(13)式中:bij，c，hij，c分别为SＲC框架第i层第j根柱宽、高度;bafij，c，tafij，c分别为第i层第j根柱型钢翼缘宽、厚度;hwij，c，twij，c分别为第i层第j根柱型钢腹板高、厚度;bij，b，hij，b分别为第i层第j根梁宽、高度;bafij，b，tafij，b分别为第i层第j根梁型钢翼缘宽、厚度;hwij，b，tw

[l]分别为SＲC框架结构在中震、大震下层间位移角限值(表1)。文中未解释的字母含义见规范［7～10］。3．2算例3．2．1工程概况3层SＲC框架结构，见图2。8度(0．2g)抗震设防乙类建筑，，场地为第一组Ⅱ类。据规范［6－9］设计，获得框架梁、柱截面配筋见图3～图6。其中优化初始设计参数为:混凝土强度等级C35;型钢采用Q235。为方便总费用计算，本文按市场价将材料单价调整为:混凝土1×10－3元/mm3;型钢2．886×10－2元/mm3;纵向钢筋2．340×10－2元/mm3;箍筋2．106×10－2元/mm3。图2SＲC框架立面图(单位:mm)Fig．2TheelevationdrawingofSＲCframe(Unit:mm)图3底层SＲC框架梁截面配筋图Fig．3ＲeinforcementfiguresofSＲCframeunderlyingbeamsection采用MATLAB语言将SＲC框架结构(图1)优化设计方法编制计算程序对其(图2)进行优化分析，程序主要包括:①地震反应有限元分析;②SＲC框架结构层间变形概率分布类型检验;③结构模糊可靠度计算(在结构模糊可靠度计算中，以层间变形为SＲC框架结构破坏准则);④结构离散变量优化计算［12－13］。有限元分析程序、层间变形概率分布检验程序及可靠度计算程序为嵌套在优化计算程序中，实际运行92振动与冲击2015年第34卷
【作者单位】：西安建筑科技大学土木工程学院;
【基金】：国家科技支撑计划(2013BAJ08B03) 国家自然科学基金(51108376,50978218) 高等学校博士学科点专项科研基金(20106120110003) 陕西省科研项目(2012K12-03-01,2011KTCQ03-05)
【分类号】：TU398.9

【参考文献】