基于遗传算法的防屈曲支撑组合框架优化研究

发布时间：2022-06-02 19:44

　　目前在防屈曲支撑BRB（Buckling restrained brace）组合框架结构的设计中,一般通过确定结构的防屈曲支撑与框架结构抗侧刚度的比值,来计算防屈曲支撑的抗侧刚度,进而确定防屈曲支撑的芯板截面面积。该方法通过对结构抗侧刚度比进行试算,得到合适的固定数值,进而统一计算各层防屈曲支撑的抗侧刚度。由于结构在地震作用下不同层之间的抗侧性能存在差异,以固定数值的抗侧刚度比设计的防屈曲支撑无法对地震反应较大和较小的楼层进行有针对的调整,不利于充分发挥防屈曲支撑的耗能性能。近年来,通过智能算法对结构进行优化研究越发受到重视,其中遗传算法的快速随机搜索、并行计算、可扩展性等特点,在众多领域得到广泛的应用。因此,本文以设置了防屈曲支撑的组合框架结构各层抗侧刚度的比值为可变的思路,编制了基于遗传算法的优化程序,对结构各层的抗侧刚度比进行优化设计,得到兼顾结构抗震性能与经济性的最优防屈曲支撑设计结果。主要创新内容和研究成果如下:1.对防屈曲支撑组合框架结构进行介绍,对抗侧刚度比以及遗传算法的发展与研究现状进行总结,并对遗传算法应用于防屈曲支撑组合框架结构优化研究的意义进行了分析。2.分析遗传... 

【文章页数】：125 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景
    1.2 防屈曲支撑组合框架结构的构成
        1.2.1 防屈曲支撑
        1.2.2 方钢管混凝土柱
        1.2.3 组合楼板
    1.3 遗传算法
        1.3.1 遗传算法概述
    1.4 抗侧刚度比在支撑框架结构中的研究现状
    1.5 遗传算法在结构优化中的研究现状
    1.6 防屈曲支撑在工程中的应用情况
    1.7 研究的目的/意义、内容及技术路线
        1.7.1 研究目的/意义
        1.7.2 研究内容
        1.7.3 研究步骤及技术路线
第二章 遗传算法在防屈曲支撑组合框架结构优化中的应用
    2.1 遗传算法的特点和参数设置
        2.1.1 编程软件概述
        2.1.2 遗传算法的特点
        2.1.3 改进遗传算法参数设置
    2.2 支撑框架的抗侧刚度
        2.2.1 抗侧刚度比
        2.2.2 防屈曲支撑抗侧刚度
        2.2.3 框架抗侧刚度
    2.3 结构分析模型
        2.3.1 防屈曲支撑组合框架的分析模型
        2.3.2 支撑与框架刚度的协同工作
    2.4 优化程序数学模型
        2.4.1 振型分解反应谱法基本原理
        2.4.2 多目标优化
        2.4.3 防屈曲支撑框架结构优化模型
    2.5 本章小结
第三章 防屈曲支撑组合框架结构优化设计分析
    3.1 模型的建筑概况
        3.1.1 结构设计参数
        3.1.2 组合框架截面设计
    3.2 组合框架结构弹性性能
    3.3 固定抗侧刚度比的确定
    3.4 遗传算法优化结果
        3.4.1 方案1: 最大层间位移角及基底剪力限值
        3.4.2 方案2: 防屈曲支撑总截面面积限值
    3.5 支撑的布置形式
        3.5.1 支撑等效面积A_e与支撑芯板面积A_1的关系
    3.6 地震波
        3.6.1 地震波三要素
        3.6.2 强震记录的选取
    3.7 模态分析
        3.7.1 结构周期
        3.7.2 结构质量
    3.8 静力非线性分析
        3.8.1 能力谱法
        3.8.2 参数设置
        3.8.3 结构静力响应分析
    3.9 动力非线性分析
        3.9.1 分析软件
        3.9.2 结构的动力非线性分析
    3.10 本章小结
第四章 防屈曲支撑布置优化
    4.1 布置方案
    4.2 模态分析
        4.2.1 结构周期
        4.2.2 结构抗侧刚度
    4.3 静力非线性分析
    4.4 动力非线性分析
        4.4.1 动力响应结果
    4.5 防屈曲支撑的设计
        4.5.1 构件组成部分设计要求
    4.6 本章小结
第五章 工程实例与优化程序设计
    5.1 工程概况
    5.2 弹性阶段分析
    5.3 固定抗侧刚度比的确定
    5.4 变化抗侧刚度比优化结果
    5.5 防屈曲支撑的布置
        5.5.1 防屈曲支撑的简化
    5.6 地震波的选取
    5.7 静力推覆分析
    5.8 动力时程分析
        5.8.1 多遇地震下弹塑性时程分析
        5.8.2 罕遇地震下弹塑性时程分析
    5.9 支撑的具体设计
    5.10 本文建议设计方法
    5.11 封装为可视化执行文件
        5.11.1 防屈曲支撑框架结构设计程序开发
        5.11.2 程序的适用范围
    5.12 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于加速遗传算法的方钢管混凝土柱优化模型[J]. 袁朝阳,吴成国,张宇亮,钟磊,杨齐祺.  华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(02)
[2]屈曲约束支撑力学模型对比分析[J]. 周小林,雷劲松.  四川理工学院学报(自然科学版). 2015(05)
[3]抗侧刚度比对防屈曲支撑钢框架结构地震响应和能量分配的影响[J]. 任乐明,钟铁毅.  北京交通大学学报. 2014(03)
[4]屈曲约束支撑在天津现代城酒店裙房中的应用与研究[J]. 刘灿,陆道渊,黄良,哈敏强.  建筑结构. 2013(S1)
[5]防屈曲支撑钢框架抗地震侧向倒塌能力分析[J]. 贾明明,吕大刚,张辉.  土木工程学报. 2013(S1)
[6]脱层材料与槽接式挫屈束制支撑的性能研究[J]. 蔡克铨,魏志毓,吴安杰,林保均.  建筑钢结构进展. 2012(05)
[7]防屈曲耗能支撑研究与应用的新进展[J]. 周云,唐荣,钟根全,王浩.  防灾减灾工程学报. 2012(04)
[8]支撑布置对多层钢结构抗侧刚度的影响[J]. 窦国涛,张宏兵.  科学技术与工程. 2012(21)
[9]考虑填充墙影响的防屈曲支撑-钢框架抗震性能分析[J]. 芮建辉,白久林,欧进萍.  土木工程学报. 2012(S1)
[10]防屈曲支撑恢复力的特点及计算模型研究[J]. 高向宇,张慧,杜海燕,梁峰,尹学军.  工程力学. 2011(06)

博士论文
[1]屈曲约束支撑及支撑框架结构抗震性能与设计方法研究[D]. 王永贵.中国矿业大学（北京） 2014

硕士论文
[1]附加黏滞阻尼器和BRB的钢框架联合减震设计与分析[D]. 耿鹏飞.西南交通大学 2015
[2]屈曲约束支撑钢框架设计及抗震性能研究[D]. 赵林.西安建筑科技大学 2011
[3]防屈曲支撑框架设计理论研究[D]. 赵瑛.清华大学 2009
[4]防屈曲支撑及防屈曲支撑钢框架设计理论研究[D]. 刘建彬.清华大学 2005
[5]基于遗传算法的钢管混凝土框架结构优化研究[D]. 肖国涛.华中科技大学 2005



本文编号：3652978