隔震結構優(yōu)化設計和工程數(shù)值方法中的混沌.pdf

1、本文分為兩大部分:隔震結構優(yōu)化設計和工程數(shù)值方法中的混沌.第一部分以正在大力推廣應用的基礎隔震技術為研究重點,開展了以下研究工作:首先系統(tǒng)總結和評述了隔震結構的國內(nèi)外研究和應用狀況,討論了需要研究解決的主要問題.其次,進行了基于投資-效益準則的隔震結構一體化優(yōu)化設計.由于推廣隔震結構面臨的一個重要問題是投資問題,作者基于投資-效益準則,以鉛芯橡膠支座基礎隔震結構全壽命周期內(nèi)的初始造價和失效損失總造價最小為優(yōu)化目標,以上部結構構件截面尺寸

2、和隔震器參數(shù)為設計變量,建立隔震結構一體化優(yōu)化設計模型和計算方法;分別采用反應譜方法和時程分析法,對鋼筋混凝土框架隔震結構進行一體化優(yōu)化設計;應用含潛在約束策略的序列二次規(guī)劃算法,并結合選擇性動態(tài)圓整法進行具有連續(xù)、離散混合變量的隔震結構的非線性動力優(yōu)化設計.第三,對近斷層地震動作用下鉛芯橡膠支座隔震結構進行反應分析和優(yōu)化設計.考慮到近斷層地震動的長周期脈沖運動可能對隔震結構的抗震性能產(chǎn)生不利影響,以實際近震、遠震記錄為地震動輸入,對鋼

3、筋混凝土框架隔震結構進行非線性地震反應時程分析,計算結果表明隔震結構的近震脈沖效應非常顯著,是隔震設計不容忽視的問題;進行了近斷層地震動作用下隔震結構的一體化優(yōu)化設計,結果表明,對考慮脈沖型近震作用的隔震結構進行參數(shù)優(yōu)化設計后,該隔震結構能同時滿足脈沖型和普通非脈沖型近震作用的結構設計需求.上述研究通過對結構構件截面尺寸和隔震器參數(shù)的同時優(yōu)化,以提高隔震結構的抗震能力,降低結構的建設總造價,為隔震結構的實際設計提供優(yōu)化的參照和依據(jù).從結

4、構抗震性能、初始造價和失效損失三方面的收益分析表明,與普通抗震設計相比,隔震設計更經(jīng)濟地實現(xiàn)了基于投資-效益準則的總造價最小的優(yōu)化目標.最后,對以分災抗震設計為代表的建筑結構新概念設計作了一定探索,整理提煉和總結討論了結構分災抗震設計、結構仿生設計的基本概念、設計原則和工程應用.結構設計概念和設計方法發(fā)展的相對滯后妨礙和影響了工程師的設計實踐,需要人們整理和提煉工程設計實踐中具有一定普遍性和先進性的設計概念和理念,建立新的設計概念和方法

5、,發(fā)展現(xiàn)代結構設計方法學,以豐富和創(chuàng)建結構新體系.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問題,具體包括:進行了非線性函數(shù)的混沌優(yōu)化方法的比較研究.本文通過對混沌/隨機優(yōu)化混合方法的全局優(yōu)化計算效率和尋優(yōu)能力進行比較,指出混沌優(yōu)化方法是與Monte Carlo方法類似的又一種隨機性試驗優(yōu)化方法的本質,澄清了混沌優(yōu)化方法這一全局優(yōu)化算法的計算效果,即其實際效果不如一些文獻中聲稱的那么高效.應用混沌動力學理論分析了一次可靠度方法F