基于改进遗传算法的梁板式地下室顶板多目标优化研究

发布时间：2021-09-05 06:19

　　城市化进程的加快和城市土地资源的稀缺性,使得城市建筑呈现出高层化的趋势。由于地下停车需要、人防要求及埋置深度的要求,高层建筑一般都设有地下室。地下室结构设计中,顶板结构选型与结构布置是否合理,对工程造价、施工复杂性和净空高度等有较大影响。目前国内外学者在地下室顶板的选型优化方面进行了较多的研究,也取得了一定的成果,但研究内容主要集中在地下室顶板方案对比优化,且基本都是以造价最低作为单一优化目标,未充分考虑施工复杂性、结构性能等其他因素目标。本文基于改进的遗传算法,选择梁板式地下室顶板为研究对象,在满足地下室顶板承载力、挠度、裂缝等结构性能相关设计规范要求的前提下,考虑结构的材料消耗、施工工期和结构性能三个目标因素,建立梁板式地下室顶板多目标优化模型,并运用MATLAB语言编程实现地下室顶板的自动优化。论文主要结论:（1）建立了梁板式地下室顶板多目标优化模型。设置了板厚、主梁截面高度和宽度、次梁截面高度和宽度、横向和纵向次梁根数等七个优化参数,以及柱距、柱网面积等外部输入参数;建立了构件截面尺寸、变形要求和强度要求等方面的约束条件,构建了以材料消耗成本低、施工工期短、结构性能优三个目标函... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

平面梁单元受力与位移示意图

第二章梁板式地下室顶板有限元力学分析17是以单元自身的截面方向为正方向，因此在局部坐标系下的所有的单元刚度矩阵其坐标形式都是统一的。（2）梁单元的坐标变换在对梁单元进行坐标转换时，首先确定梁单元所处的坐标轴oxyz，以及确定在坐标轴上的局部坐标系"x-"y，再而在此坐标轴上建立整体坐标系x-y，这样局部坐标系与整体坐标系就处于同一坐标轴里，将两个坐标系的夹角定义为，如下图2-2所示：图2-2整体坐标轴与局部坐标轴的位置梁单元上的结点位移可以划分为三种形式即轴向位移、侧向位移与转角位移，它们在局部坐标中表示为"iu、"iv和"i，在整体坐标中表示为iu、iv和i，两者之间的关系可以用下列式子表示：""cossiniiiuuv(2.33)""sincosiiivuv(2.34)"ii梁单元的另一个结点j，其转换关系和i结点一样，因此可以得出:""jjcossinjuuv(2.35)""sincosjjjvuv(2.36)"jj将其写成矩阵形式为:"""1000cossin0sincosiiiiiivuvu(2.37)

第二章梁板式地下室顶板有限元力学分析21yixiziiMMff根据它的位移矩阵推导出它的结点力列阵为：(2.57)图2-3平板划分为矩形单元（1）位移模式根据矩形板单元的形状特点，首先建立一个坐标轴，并在坐标轴上建立o的局部坐标系，将矩形的中心定义为坐标系的原点，轴与x轴平行，轴与y轴平行，正方向与yx、轴一致，如图2-4所示。图2-4矩形单元定义矩形板单元的长度为2a，宽度为2b，则、和yx、的中间的转换关系可以进行相互转化，如式(2.58)所示。前文已经定义板单元中任一结点都有三个位移分量，由此本文需建立一个有12个未知位移分量的多项式位移模式，如式(2.59)所示。


本文编号：3384847