基于粒子群算法的鋼管混凝土減震框架優(yōu)化研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于其構(gòu)件豎向承載力高、施工方便以及綜合效益高等優(yōu)點，應(yīng)用越來越廣泛。目前很多學(xué)者對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力、梁柱節(jié)點連接、抗火性能以及抗震性能等方面進(jìn)行了大量的研究，其中如何改善鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能是研究的一個重點，特別是近年來經(jīng)歷了幾次大地震災(zāi)害后，人們對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能的要求也不斷提高。
　　在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)上設(shè)置耗能減震裝置是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的有效方法之一。在設(shè)計耗能減震結(jié)構(gòu)時，耗能減震裝置的參數(shù)、數(shù)量

2、和布置方法是影響結(jié)構(gòu)抗震性能的重要因素。為了得到耗能減震裝置合理的參數(shù)設(shè)置，充分發(fā)揮耗能減震裝置的作用，有效改善結(jié)構(gòu)體系的抗震性能，對鋼管混凝土減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化是必要的和有科學(xué)意義的。
　　本文主要對基于粒子群優(yōu)化算法的鋼管混凝土減震框架的優(yōu)化進(jìn)行研究，主要工作如下:
　　(1)對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)以及粒子群優(yōu)化算法的發(fā)展及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并對粒子群優(yōu)化算法應(yīng)用于鋼管混凝土減震框架優(yōu)化研究的意義進(jìn)行了分析。
　　(2)

3、根據(jù)鋼管混凝土框架的特點，建立鋼管混凝土減震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型（包括設(shè)計變量的選擇、約束條件的確定以及目標(biāo)函數(shù)的建立）以及編寫相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析程序和適用于鋼管混凝土框架的粒子群優(yōu)化算法、群搜索優(yōu)化算法和遺傳算法;并通過算例分析驗證三種智能優(yōu)化算法應(yīng)用于鋼管混凝土減震框架優(yōu)化的可行性。
　　(3)對粒子群優(yōu)化算法的參數(shù)取值進(jìn)行分析，研究粒子群優(yōu)化算法應(yīng)用于鋼管混凝土減震框架優(yōu)化的合理參數(shù)選擇。
　　(4)把粒子群優(yōu)化算法與遺傳算

4、法進(jìn)行結(jié)合，組成混合粒子群優(yōu)化算法，使兩種算法優(yōu)勢互補(bǔ)，發(fā)揮各自的優(yōu)點。并把群搜索優(yōu)化算法中游蕩者引入到混合粒子群優(yōu)化算法，組成帶游蕩者的混合粒子群優(yōu)化算法。在EL-centro波作用下，分別采用混合粒子群優(yōu)化算法和帶游蕩者的混合粒子群優(yōu)化算法對鋼管混凝土減震框架的耗能減震裝置進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，確定耗能裝置的參數(shù)設(shè)置，得出最優(yōu)的鋼管混凝土減震框架方案。分析結(jié)果表明:采用混合粒子群優(yōu)化算法和帶游蕩者的混合粒子群優(yōu)化算法對鋼管混凝土減震框架的耗

5、能減震裝置參數(shù)進(jìn)行地震波作用下的優(yōu)化，能得到更優(yōu)的耗能減震裝置參數(shù)，且結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、最大梁柱彎矩值與優(yōu)化前的結(jié)構(gòu)相比得到減少。
　　(5)采用混合粒子群優(yōu)化算法分別對設(shè)置防屈曲耗能支撐和黏滯阻尼器的空間鋼管混凝土框架的耗能減震裝置的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對優(yōu)化前和優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明:采用混合粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、最大梁柱彎矩值和層間剪力均比優(yōu)化前的結(jié)構(gòu)小，且優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)的阻尼器的耗能能力更優(yōu)