隔震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程數(shù)值方法中的混沌.pdf

1、本文分為兩大部分:隔震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程數(shù)值方法中的混沌.第一部分以正在大力推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)隔震技術(shù)為研究重點(diǎn),開展了以下研究工作:首先系統(tǒng)總結(jié)和評述了隔震結(jié)構(gòu)的國內(nèi)外研究和應(yīng)用狀況,討論了需要研究解決的主要問題.其次,進(jìn)行了基于投資-效益準(zhǔn)則的隔震結(jié)構(gòu)一體化優(yōu)化設(shè)計(jì).由于推廣隔震結(jié)構(gòu)面臨的一個(gè)重要問題是投資問題,作者基于投資-效益準(zhǔn)則,以鉛芯橡膠支座基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)的初始造價(jià)和失效損失總造價(jià)最小為優(yōu)化目標(biāo),以上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸

2、和隔震器參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,建立隔震結(jié)構(gòu)一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)模型和計(jì)算方法;分別采用反應(yīng)譜方法和時(shí)程分析法,對鋼筋混凝土框架隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化優(yōu)化設(shè)計(jì);應(yīng)用含潛在約束策略的序列二次規(guī)劃算法,并結(jié)合選擇性動態(tài)圓整法進(jìn)行具有連續(xù)、離散混合變量的隔震結(jié)構(gòu)的非線性動力優(yōu)化設(shè)計(jì).第三,對近斷層地震動作用下鉛芯橡膠支座隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行反應(yīng)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì).考慮到近斷層地震動的長周期脈沖運(yùn)動可能對隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能產(chǎn)生不利影響,以實(shí)際近震、遠(yuǎn)震記錄為地震動輸入,對鋼

3、筋混凝土框架隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性地震反應(yīng)時(shí)程分析,計(jì)算結(jié)果表明隔震結(jié)構(gòu)的近震脈沖效應(yīng)非常顯著,是隔震設(shè)計(jì)不容忽視的問題;進(jìn)行了近斷層地震動作用下隔震結(jié)構(gòu)的一體化優(yōu)化設(shè)計(jì),結(jié)果表明,對考慮脈沖型近震作用的隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)后,該隔震結(jié)構(gòu)能同時(shí)滿足脈沖型和普通非脈沖型近震作用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求.上述研究通過對結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸和隔震器參數(shù)的同時(shí)優(yōu)化,以提高隔震結(jié)構(gòu)的抗震能力,降低結(jié)構(gòu)的建設(shè)總造價(jià),為隔震結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)提供優(yōu)化的參照和依據(jù).從結(jié)

4、構(gòu)抗震性能、初始造價(jià)和失效損失三方面的收益分析表明,與普通抗震設(shè)計(jì)相比,隔震設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了基于投資-效益準(zhǔn)則的總造價(jià)最小的優(yōu)化目標(biāo).最后,對以分災(zāi)抗震設(shè)計(jì)為代表的建筑結(jié)構(gòu)新概念設(shè)計(jì)作了一定探索,整理提煉和總結(jié)討論了結(jié)構(gòu)分災(zāi)抗震設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)的基本概念、設(shè)計(jì)原則和工程應(yīng)用.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的相對滯后妨礙和影響了工程師的設(shè)計(jì)實(shí)踐,需要人們整理和提煉工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中具有一定普遍性和先進(jìn)性的設(shè)計(jì)概念和理念,建立新的設(shè)計(jì)概念和方法

5、,發(fā)展現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法學(xué),以豐富和創(chuàng)建結(jié)構(gòu)新體系.本文的第二部分研究探討了工程數(shù)值方法中的混沌動力學(xué)問題,具體包括:進(jìn)行了非線性函數(shù)的混沌優(yōu)化方法的比較研究.本文通過對混沌/隨機(jī)優(yōu)化混合方法的全局優(yōu)化計(jì)算效率和尋優(yōu)能力進(jìn)行比較,指出混沌優(yōu)化方法是與Monte Carlo方法類似的又一種隨機(jī)性試驗(yàn)優(yōu)化方法的本質(zhì),澄清了混沌優(yōu)化方法這一全局優(yōu)化算法的計(jì)算效果,即其實(shí)際效果不如一些文獻(xiàn)中聲稱的那么高效.應(yīng)用混沌動力學(xué)理論分析了一次可靠度方法F