防屈曲支撑组合框架柱截面尺寸优化分析

发布时间：2020-04-13 18:19

【摘要】：最早在20世纪70年代,De.Jong就已在计算机上对纯数值函数运用遗传算法的相关思想进行了大量的优化计算实验。随着科学计算机的日益革新,遗传算法的运算价值不单单体现在纯数值函数优化当中,近年来,其在建筑结构优化中也越发被人重视起来。目前,利用遗传算法思想建立数学模型并对框架结构梁、板等构件进行优化设计的人越来越多,但在与框架结构柱截面尺寸相关的结构优化却少之又少,因为在大多数人看来,框架柱作为框架结构最主要的抗侧力构件之一,倘若针对框架柱的截面尺寸进行优化则会使结构趋于更不安全。本文采用防屈曲支撑组合框架形式,使得框架结构的抗侧力刚度由防屈曲支撑和框架柱共同组成,从而减少框架结构对于框架柱的依赖并且框架结构也可摆脱以往整体刚度不足的缺陷。基于这一前提条件,本文采用遗传算法的核心优化思想来编制基于振型分解反应谱法及D值法的优化程序,以多目标优化中的妥协解对应的最大层间位移角作为约束条件,钢管混凝土柱截面尺寸作为设计变量,加之相应的目标函数来建立相关的数学模型,最终得到兼顾结构抗震性能、经济性、建筑结构功能性等最优的框架柱优化结果。本文完成的具体研究工作如下:1、对组合框架结构进行初步介绍及遗传算法的发源、发展历程进行了总结,并且将建立在遗传算法机理下对组合框架柱优化设计方法的研究目的、意义及思路等进行了阐述。2、阐述优化程序的细节实现方法,其中包括编程所需软件、遗传算法运行机制及具体参数设计、涉及到D值法理论下的防屈曲支撑组合框架整体结构抗侧刚度计算方法及与优化相关的数学模型,并进一步明确了针对防屈曲支撑组合框架结构的优化设计方案。3、建立四类常见不同层数的框架结构住宅模型并采用多目标优化的方法确定框架结构在多遇地震下的最优抗侧刚度比,并根据相应的换算公式来确定防屈曲支撑在结构中的布置用量,进而对相应的框架结构模型进行防屈曲支撑的结构位置布置。其次,将已设计完成的优化程序对防屈曲支撑组合框架结构模型进行基于振型分解反应谱法原理下弹性阶段的优化分析,并得到框架柱截面尺寸的优化方案,最终将优化后模型和优化前模型进行罕遇地震工况下的静力非线性分析及动力时程分析。分析结果表明:优化后的模型可在一定程度上减弱结构地震效应并且提高工程经济性指标。4、建立以工程实际应用为目的的具体设计方法,并应用该设计方法对实际工程进行框架柱截面优化设计,并得到优化后的组合框架相较于原设计的框架结构柱设计方案,经过计算可节约混凝土材料1821.08吨和钢材用量6.28吨,具有一定的工程经济性;且优化后组合框架构件的耗能占比合理。
【图文】：

地震造成建筑物的倒塌Figure1-1EarthquakeCausedCollapseofBuildings

图 1-2 纯框架结构在震后梁柱节点破坏estruction of Beam-column Joints of Pure Frame Structures af个地震多发的国家，但其高层建筑的结构形式却普低、多层建筑中使用。因为于他们来说，框架结构
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU973;TP18

【参考文献】

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本文编号：2626281