大型物流貨架復(fù)雜結(jié)構(gòu)的抗震防災(zāi)性能分析研究.pdf

1、大型物流貨架復(fù)雜結(jié)構(gòu)的抗震防災(zāi)性能分析研究是工程應(yīng)用中一個(gè)十分重要且難度較大的課題，它的研究對(duì)推動(dòng)大型立體倉(cāng)庫(kù)在我國(guó)的發(fā)展、保障結(jié)構(gòu)的可靠性、提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的理論與實(shí)用意義。本論文對(duì)大型物流貨架的結(jié)構(gòu)形式作了全面細(xì)致地論述，系統(tǒng)研究了大型物流貨架結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力特性及地震響應(yīng)分析方法，并結(jié)合數(shù)學(xué)工具提出了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的新策略。其主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)摘要如下：首先，在完成大型物流貨架結(jié)構(gòu)有限元建模的

2、基礎(chǔ)上，對(duì)大型貨架結(jié)構(gòu)體系在承受豎向載荷下的線性靜力性能及水平載荷下的非線性靜力性能進(jìn)行了詳盡分析。特別針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中影響側(cè)移的主要荷載——風(fēng)荷載，應(yīng)用非線性靜力分析方法，考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性，引入結(jié)構(gòu)側(cè)移、層間相對(duì)位移、構(gòu)件軸力、和材料效率指數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)大型鋼框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)性能做了全面的分析研究。另外，分析了貨架主要構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)的變化以及拉桿不同的布置形式對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。深入研究了貨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的各項(xiàng)影響因素。以屈曲分

3、析理論為基礎(chǔ)，對(duì)貨架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，并據(jù)此深入研究了構(gòu)件尺寸的變化以及構(gòu)件的布置形式對(duì)于貨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。首次將超級(jí)有限元法引入大型貨架結(jié)構(gòu)的分析過(guò)程。大型物流貨架結(jié)構(gòu)體系單元眾多，節(jié)點(diǎn)自由度數(shù)量龐大，在進(jìn)行非線性或動(dòng)力計(jì)算時(shí)存在計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或受到計(jì)算機(jī)容量限制的問(wèn)題。為了清晰、準(zhǔn)確地得到大型貨架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性規(guī)律，在對(duì)大型貨架結(jié)構(gòu)不同的計(jì)算模型進(jìn)行基本固有特性分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用超級(jí)元方法對(duì)結(jié)構(gòu)中的主要

4、構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)分析，從而得出了一些有益于結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)的結(jié)論。地震響應(yīng)分析是大型物流貨架結(jié)構(gòu)分析中的難點(diǎn)之一，本文對(duì)貨架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的譜分析及非線性時(shí)程分析方法進(jìn)行了研究。在譜分析中，比較了底部剪力法與美國(guó)貨架制造業(yè)協(xié)會(huì)的地震響應(yīng)分析方法的異同，深入研究了多維地震輸入下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)改變對(duì)地震響應(yīng)的影響作出了探討。研究了貨架結(jié)構(gòu)的非線性地震響應(yīng)時(shí)程分析方法，并據(jù)此對(duì)地震響應(yīng)的控制方法進(jìn)行了探討。比較了在常遇地震作

5、用下時(shí)程分析方法與反應(yīng)譜法分析結(jié)果間的差異，進(jìn)一步驗(yàn)證了超級(jí)元分析方法的可行性。并以粘彈性阻尼器為例，探討了有效提高結(jié)構(gòu)抗震性能、減小地震響應(yīng)的控制方法。針對(duì)貨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，本文提出了基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略和方法，并成功地應(yīng)用于貨架的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法建立貨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)與結(jié)構(gòu)質(zhì)量、結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力、最大位移等的非線性全局映射關(guān)系，獲得遺傳算法求解結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題所需的目標(biāo)函數(shù)，用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)勝劣汰