不同优化算法在工程实际中的主要特点及优势

算法取代工程师的人工调试工作一直是一个比较热门的结构设计研究方向,但未大量应用于工程实际.主要介绍了实际工程中,利用结构设计行业内出现的新变量,如更高效的优化算法、编程能力在新一代结构设计从业人员中的普及、国内一线设计软件逐步开放程序控制接口等,针对不同工程实际问题采用不同算法进行设计的实际案例;并介绍了采用算法设计的...     

优化算法驱动的建筑生成设计实践研究

技术的发展终将引起行业的变革，通过对优化算法的相关内容及其应用案例的研究为今后的建筑设计实践提供 更多方法，创造更多的可能性。梳理了优化算法的发展脉络，以及优化算法应用于建筑设计的历史演化，总结基于算 法的生成设计平台及其对应插件；结合两个具体案例分析，提出优化算法驱动的建筑生成设计思维和主要过程；面向 新世纪建筑实践要向“数字化”等转型的背景，从设计平台的选取、不同设计阶段优化目标的确定、算法优化的迭代 过程等方面总结了优化算法驱动的建筑生成设计实践的一般流程，并对优化算法的发展前景及其对建筑师的潜在影响 进行了展望。     

基于模拟退火算法的钢筋混凝土框架结构优化设计

结合我国现行的结构设计规范,对承受多工况荷载下的钢筋混凝土框架(RC)结构离散变量的优化设计问题,提出了一种基于模拟退火算法的优化算法。通过建立配筋模板数据库,将梁柱的计算配筋面积转换成最优的且满足规范和施工要求的实际配筋形式。在模拟退火算法中提出了自适应设计域技术,提高了算法的效率。将上述优化算法在大型有限元软件ANSYS和建筑结构设计专用软件SATWE软件上进行了程序实现。对一个15层的结构进行了优化设计,结果表明本文提出的方法是有效的和可操作的。     

建筑结构设计有限元软件发展现状与应用

比较了建筑结构设计主流有限元软件的发展现状及技术特点,介绍了建筑结构计算软件在国内典型超限高层结构中的应用案例。通过典型工程案例的对比发现:国内结构设计软件能完成绝大多数常见结构体系及一般高层建筑结构的计算与设计任务;对于超高层结构应采用两个及以上的不同力学模型进行计算分析,特别复杂的节点可采用结构试验进行计算模型校正。结构设计师可根据项目类型和复杂程度的不同,对国内外常用结构设计软件进行比选。     

精细化工包装车间结构设计案例

结合精细化工工业厂房的特点,通过具体设计案例对包装车间结构设计中工程材料与屋面铜构件尺寸的设计、节点设计以及在设计中应注意的问题等方面进行了详细介绍。     

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

在建筑结构设计中要不断进行设计优化,以提高建筑结构设计的合理性,从而提升建筑物的整体效益,文章首先说明了房屋建筑结构设计优化的重要性,阐述在房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的具体应用。最后结合具体案例,对建筑结构设计优化方法在房屋结构建设中的实际应用进行探讨。     

利用双向渐进结构优化算法进行建筑设计

文章旨在揭示现代结构拓扑优化算法在建筑设计中的重要作用。结构拓扑优化能够确定设计体量中空腔所处的最佳位置和形态,从而有效地生成在结构上经济高效、在建筑上富有创新的概念设计。渐进结构优化法是过去30年来产生的各种拓扑优化算法中最常用的算法之一,使用简单且高效,能够应用于各类结构设计问题。该算法的最新的一个版本——双向渐进优化算法有很好的稳定性和准确性,近十年在全球范围内被广泛使用。文章通过一系列案例,阐述如何利用双向渐进优化算法生成形式美观且结构高效的形态。     

优化技术在土建结构设计中的应用

近年来国内外对土建结构设计的优化进行了大量工作。优化的对象涉及结构工程的各个方面。本文试图综述各国在土建结构设计中运用优化技术的概况,类如梁、懔条、框排架、桥梁、桅杆以及建筑体系等,着重于所采用的数学模型与经济效果。评述仅限于实际应用的范围,并不包括有关的全部文献,本文正讨论了在建立优化数学模型时土建结构在目标函数、约束条件以及设计变量上的一些特点和问题。     

高层建筑筒体剪力墙优化后结构安全性能研究

以两个实际工程案例为依托,对高层建筑筒体剪力墙优化设计方案的结构安全性能进行了研究分析,并依据分析结果验证了通过采用筒体剪力墙优化设计方法,可以实现同时满足经济、安全双重指标的合理化结构设计目标。本文首先对选用的工程案例概况进行了简要说明。随后,对筒体剪力墙优化设计方法进行了具体介绍。气候,结合2个工程案例,对优化前后结构方案在罕遇地震作用下的层间位移角结果进行了分析。最后,结合2个工程案例,对优化前后结构方案在罕遇地震作用下的损伤发展趋势和性能状态进行了研究。研究结果表明:合理选用高层建筑筒体剪力墙优化设计方法,综合考虑小震规范控制要求和大震弹塑性控制需求,实际完成的优化设计结构方案依然具备良好的结构安全性能。     

人机合作设计范式下的结构设计表达

在应对气候变化、建筑形式和功能发展以及数字化变革的大环境下,结构工程不断面临新的挑战,迫切需要发展相应的设计理论与设计方法。在设计过程中结构设计与建筑设计是前后相承、相互关联而又互有影响的关系。在回顾了过往的结构设计表达形式后,认为新的设计场景下的结构设计工作将从计算机辅助设计走向人机合作设计范式,并提出了适合此范式的结构设计表达框架,即结合参数化几何和结构体系元参数,以有向无环图为基本数据结构建立的参数化模型。这种表达框架既可以描述对结构体系自上而下分解的一般设计过程,也可以引入自下而上的涌现式创新设计,并且进一步与结构设计及优化算法结合,带来强大的工作能力。介绍了这种参数化的设计表达在北京中信大厦、北京某办公楼和拉萨贡嘎机场新航站楼屋顶结构设计中的应用。     

现代智能优化算法研究综述

主要介绍了现代智能优化算法的基本概念,着重回顾了几种主要的现代智能算法的发展历程,主要包括遗传算法、神经网络优化算法、粒子群优化算法、模拟退火算法,并阐述了其工作原理和特点,归纳了它们主要的应用方向,同时对智能计算方法的发展进行了展望。     

基于混合遗传算法的结构优化设计

针对遗传算法在迭代过程中经常出现早熟、收敛速度慢、局部搜索能力差等缺点,对遗传算法中的遗传算子进行了改进,提出梯度算法与遗传算法相结合的混合遗传算法。分析表明,这种混合遗传算法既发挥了梯度算法局部搜索能力强的特点,又结合了遗传算法全局搜索能力强的优点,避免出现早熟现象,使收敛速度大大改善,具体算例表明该混合遗传算法是一种有效的工程结构优化方法。     

3DGIS中几种多分辨率模型构造算法的性能比较研究

本文对开源3DGIS软件VTP中的三种视点相关多分辨率地形模型生成算—McNally算法、Rottger算法和TopoVista算法进行了比较实验研究。结果表明,在三角形数取1000时,如果使用三角形带绘制,则McNally算法的运行速度最快,如果没有使用,则TopoVista算法最快;Rottger算法在CLOD算法中速度最慢,但是弹跳现象不如其他算法明显,效果要好;当三角形数量大于5000时,Rottger算法的表现始终优于McNally算法。     

群体智能优化算法的研究进展与展望

针对群体智能算法在结构优化设计领域中的应用，介绍了当前存在的一些群体智能算法，包括蚁群算法、鱼群算法和粒子群算法，阐述了其工作原理和特点，同时，对该算法在结构优化设计中的应用发展进行了展望。     

基于红外热像的建筑外保温系统缺陷识别与损伤程度评价研究

外墙外保温的脱落严重威胁城市建筑安全,传统缺陷检测效率低下。基于红外热像的外保温缺陷检测已有许多研究,但目前还没有成熟可用的检测系统。文中基于Canny边缘检测等编写检测算法,对实验室所得图像进行识别,获得了缺陷面积和损伤程度,误差为15.6%,精度较高。为工程应用提供了基础,但工程中还须根据情况调整参数。     

Comparative seismic design optimization of spatial steel dome structures through three recent metaheuristic algorithms

Steel dome structures, with their striking structural forms, take a place among the impressive and aesthetic load bearing systems featuring large internal spaces without internal columns. In this paper, the seismic design optimization of spatial steel dome structures is achieved through three recent metaheuristic algorithms that are water strider (WS), grey wolf (GW), and brain storm optimization (BSO). The structural elements of the domes are treated as design variables collected in member groups. The structural stress and stability limitations are enforced by ASD-AISC provisions. Also, the displacement restrictions are considered in design procedure. The metaheuristic algorithms are encoded in MATLAB interacting with SAP2000 for gathering structural reactions through open application programming interface (OAPI). The optimum spatial steel dome designs achieved by proposed WS, GW, and BSO algorithms are compared with respect to solution accuracy, convergence rates, and reliability, utilizing three real-size design examples for considering both the previously reported optimum design results obtained by classical metaheuristic algorithms and a gradient descent-based hyperband optimization (HBO) algorithm.     

组合数据加密技术在资金管理系统中的应用

分析了密码学的两种密码算法———传统密码体制的代表DES算法和公开密钥密码体制的代表RSA算法各自的优缺点 ,并结合哈希算法 ,提出了一种数据加密方式———DES、RSA和哈希算法的混合加密以保证网络数据安全     

建TIN的几种算法比较

TIN是由三角形构成的一种有限元网格,它主要用来表示地形或地物表面。本文从几种不同建TIN的算法（三角网生长算法、凸壳算法、前沿边推进算法和贪心算法）来比较和分析各算法的优缺点。     

A temporal hybrid dynamic integration algorithm strategy for inelastic time history analysis of high‐rise reinforced concrete structures under strong earthquakes

A complete earthquake time history analysis (THA) requires a stable, accurate, and efficient dynamic integration algorithm. It is not rare to encounter numerical divergence when some implicit algorithms are used to deal with severe materially or geometrically nonlinearities. For explicit algorithms, computational efficiency is always a major concern. A temporal hybrid dynamic algorithm (THDA) strategy, which is specialized in the inelastic THAs of high‐rise reinforced concrete (RC) structures experiencing severe plasticity development, is developed herein. A preliminary evaluation is carried out on three low‐rise structural models, that is, two frame structures and one wall‐frame structure, for each group of collected implicit algorithms and explicit algorithms. From the evaluation, four alternatives are generated for the subsequent detailed assessment. A general framework for the THDA is proposed and implemented on a finite element analytical platform. The four alternatives are assessed based on their performance on a high‐rise frame core‐tube RC structure. The assessment indicates that the proposed THDA strategy can give rise to a more compatible dynamic integration algorithm for the complete THAs of high‐rise building structures when they are experiencing severe damage. The concerns about the computational stability, accuracy, and efficiency of the dynamic algorithms can be well balanced by the THDA.     

Genetic evolutionary structural optimization

Evolutionary structural optimization (ESO) is based on a simple idea that an optimal structure (with maximum stiffness but minimum weight) can be achieved by gradually removing ineffectively used materials from design domain. In general, the results from ESO are likely to be local optimums other than the global optimum desired. In this paper, the genetic algorithm (GA) is integrated with ESO to form a new algorithm called Genetic Evolutionary Structural Optimization (GESO), which takes the advantage of the excellent behavior of the GA in searching for global optimums. For the developed GESO method, each element in finite element analysis is an individual and has its own fitness value according to the magnitude of its sensitivity number. Then, all elements in an initial domain constitute a whole population in GA. After a number of generations, undeleted elements will converge to the optimal result that will be more likely to be a global optimum than that of ESO. To avoid missing the optimum layout of a structure in the evolution, an interim thickness is introduced into GESO and its validity is demonstrated by an example. A stiffness optimization with weight constraints and a weight optimization with displacement constraints are studied as numerical examples to investigate the effectiveness of GESO by comparison with the performance of ESO. It is shown through the examples that the developed GESO method has powerful capacity in searching for global optimal results and requires less computational effort than ESO and other existing methods.