小高层钢框架结构住宅的用钢量分析

建立了小高层钢框架结构住宅的力学计算模型,在建模和分析时,主要考虑3类因素对结构的影响,即跨距、层高和梁柱截面种类,得出了各种情况下结构最大变形和单位用钢量等数据,分析了梁柱截面种类对侧移的影响,结构最大变形与用钢量及跨距和层高对用钢量的影响等问题,得出经济、合理的跨距和梁柱截面种类建议值.     

大跨度预应力住宅结构体系最大适用高度研究

按现行规范及异形柱结构技术规程,设计了两栋大跨度预应力异形柱住宅结构,并采用基于柔度法的纤维模型梁柱单元计算了在不同水准地震作用下结构的响应。采用异形柱轴压比、结构弹性最大层间位移、构件截面抗震设计、结构弹塑性最大层间位移四个指标,综合考虑设计、施工及造价等因素确定了该结构体系的最大适用高度,为该结构体系设计指南的编制提供了参考依据。     

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架基于性能的抗震设计方法

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架可以实现结构在地震作用后的自动复位并减少梁柱节点区的损伤。在已有理论分析和试验研究基础上,对该结构体系的抗震设计方法进行研究。定义结构的抗震性能水准、地震动作用水准和结构的极限状态,确定自定心结构的抗震设计目标。建立自定心框架结构的抗震设计方法,包括梁柱的截面尺寸选择、配筋、预应力和摩擦力的确定等。以1榀4跨6层的腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架为例,进行基于性能的抗震设计,并选用7条地震波进行非线性动力时程分析。分析结果表明：应用此方法设计的结构在地震作用下的位移、弯矩、应变等响应与给定的性能设计目标较为一致,验证了方法的有效性,且所设计的结构具有良好的自定心能力和耗能能力。     

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架基于性能的抗震设计方法

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架可以实现结构在地震作用后的自动复位并减少梁柱节点区的损伤。在已有理论分析和试验研究基础上,对该结构体系的抗震设计方法进行研究。定义结构的抗震性能水准、地震动作用水准和结构的极限状态,确定自定心结构的抗震设计目标。建立自定心框架结构的抗震设计方法,包括梁柱的截面尺寸选择、配筋、预应力和摩擦力的确定等。以1榀4跨6层的腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架为例,进行基于性能的抗震设计,并选用7条地震波进行非线性动力时程分析。分析结果表明:应用此方法设计的结构在地震作用下的位移、弯矩、应变等响应与给定的性能设计目标较为一致,验证了方法的有效性,且所设计的结构具有良好的自定心能力和耗能能力。     

某框架-剪力墙结构优化设计与减震控制

为研究某框架-剪力墙结构的截面优化和抗震性能,建立ETABS三维有限元模型,提出对结构进行截面优化并且增设黏滞阻尼器的优化方案。在8度多遇和罕遇地震作用下,分析对比了原结构与优化减震结构的动力响应,分析了黏滞阻尼器的耗能情况,并且计算了黏滞阻尼器的附加阻尼比效应。结果表明:优化减震结构中黏滞阻尼器有效发挥了耗能特性,降低了结构在地震荷载作用下的动力响应;优化减震结构建筑使用面积相对原结构约增大79.9m2,非线性黏滞阻尼器能够给结构提供3.98%的附加阻尼比。     

HyperStudy在框架结构抗震优化设计中的应用

以地震剪力为优化目标,以梁柱截面尺寸为优化参数,以轴压比、剪压比、周期比等结构设计规范控制指标作为约束条件,应用HyperStudy调用集成的建筑结构有限元分析软件SAP2000对框架结构进行抗震优化分析,计算表明该法可大大提高结构优化的效率和可操作性,可供设计人员在进行混凝土结构抗震优化设计中参考。     

蝶形耗能连接件装配式梁柱节点的抗震性能

针对既有干式连接梁柱节点构造复杂以及缺乏系统研究等问题，提出了一种蝶形耗能连接件装配式梁柱节点。首先，基于所提出节点的构造形式，分别依托现浇钢筋混凝土结构和螺栓连接钢结构梁柱节点的既有试验数据，采用ABAQUS程序建立相应的数值模型，通过对比分析验证数值计算方法和模型参数的准确性；在此基础上，建立了蝶形耗能连接件装配式梁柱节点数值模型，对其施加低周往复荷载，并通过与现浇节点对比分析，研究了该新型节点的抗震性能及主要影响因素。最后，对节点进行了优化设计，建立了具有该节点的框架结构整体模型，对其抗震性能进行了评估。结果表明：蝶形耗能连接件装配式梁柱连接节点滞回曲线整体形态饱满，耗能性能良好；蝶形耗能连接件装配式梁柱连接节点的力学性能会因高强螺栓预紧力大小及拼接钢板接触面摩擦系数大小不同而产生显著差异；采用优化后节点构建的整体结构模型，其地震位移响应略大于现浇框架结构体系，但整体抗震性能满足设防需求。     

悬挂建筑结构动力参数优化及地震响应分析

建立了高层悬挂建筑结构减振体系的简化计算模型和运动方程,进行了频域内的参数优化和位移时程分析与计算。经过参数优化的悬挂建筑结构具有良好的减振避震性能。提出了能同时对悬挂建筑主、次结构的动力响应进行多目标优化的参数分析方法,该方法可以使得悬挂建筑主结构的频域和时域内的位移动力响应分别比普通巨型框架结构降低24%和50%以上,同时次结构的动力响应也达到一个理想的水平。     

多弹簧梁柱单元在空间钢框架非线性分析中的应用

多弹簧模型空间梁柱单元可以有效地模拟空间梁柱单元在轴力、弯矩以及剪力共同作用下的响应，反映空间梁柱单元在往复荷载以及地震作用下的滞回性能。介绍了建立多弹簧模型梁柱单元刚度矩阵的理论依据以及该理论的关键公式与矩阵。使用以该单元为主编制的MTS建筑钢结构设计软件的非线性分析模块进行静力非线性以及动力非线性时程算例分析，验证了该单元模拟空间梁柱的准确性以及MTS软件非线性模块的可靠性。     

某羊角型输电塔的风振响应分析

本文首先简述了应用线性滤波法中的自回归模型(AR模型)模拟出给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱的一致性,再通过规范公式推导脉动风载与风速之间的关系,从而得到作用在各节点的脉动风荷载时程样本。本文以某羊角形输电塔为原型进行了模拟计算分析,用有限元分析软件ANSYS建立了有限元模型,并用MATLAB生成塔架迎风面各节点上的风荷载时程信号作为动力输入。利用ANSYS对结构进行了模态分析,结果显示结构的基本模态为平面振动,但是同时具有扭转模态和局部振动模态;对此输电塔结构进行了平均风作用下的静力分析,同时,基于ANSYS时程分析方法计算了结构在一般风荷载作用下的风振响应。结果表明,在考虑一般风荷载作用的情况下,输电塔在顶部出现最大的位移和加速度响应,而在底部出现最大的轴力响应,但由于本文输电塔结构杆件的变截面设计,最大的应力出现在约1/3高处的杆件上。相对于平均风的作用,结构响应在一般风荷载下呈现出明显的动力放大效应。     

卵形消化池内力分析及基于遗传算法的形状优化

本文以静水压力作用下卵形消化池壳体的薄膜内力为基础 ,建立以体表面积为目标函数 ,以容积、高度 ,应力等为约束条件的优化模型。使用遗传算法对以上模型进行优化 ,并引进动态罚函数和对约束条件不断逼近的方法处理约束条件。从而为初步设计阶段卵形消化池形状的设计提供了建议和参数。     

高层核筒悬挂结构地震响应的参数分析

本文基于地震响应时程,对高层核筒悬挂结构进行参数分析。首先给出了悬挂减振结构体系的计算模型,在此基础上给出了以主体核筒的顶点位移和基底剪力响应为综合优化目标,悬挂楼面的层间位移角为约束条件的优化数学模型,对设置于核筒和悬挂楼面之间粘滞阻尼器的刚度和阻尼系数进行优化。结果表明:存在最优阻尼器的阻尼系数,使得主体核筒的响应最小;当阻尼器的刚度较小时,可以忽略其对结构动力响应的影响;悬挂楼面的层间位移角作为约束条件,影响结构参数的优化值;通过设置合理的参数才能够同时满足优化目标和悬挂楼面的层间位移角限值。     

钢支撑-混凝土框架结构优化研究

针对新版抗震规范GB50011-2010所提出的钢支撑-混凝土框架结构体系,本文采用一种两阶段优化方法对其进行优化研究,用VB和FORTRAN语言编写了相应的优化程序并结合工程算例对程序的优化效果进行了验证.两阶段优化方法以结构造价为目标函数,第一阶段是基于虚功原理、拉格朗日乘数法,以位移约束为约束条件的优化过程;第二阶段则是采用多级优化方法,以强度约束、施工构造约束等为约束条件的优化过程.该方法能够以较快的优化速度解决钢支撑-混凝土框架结构的优化问题,具有较好的工程实用价值.     

双向张弦梁整体结构优化方法

在索网形状优化、找形和初始预应力确定的基础上,建立以结构质量最轻为目标函数,下弦索截面、上弦梁截面和撑杆等次要构件截面分级优化的双向张弦梁结构优化设计模型,该模型考虑结构应力约束、局部稳定约束和位移约束条件,并通过ANSYS优化模块和APDL语言编制相应程序,提出双向张弦梁结构优化设计的两步三级算法。算例表明,所提出的优化设计方法不仅可以满足工程设计需要,而且可以较快地收敛到满意的优化结果,可方便地用于工程的初步设计。     

基于MATLAB的单面接触屈曲荷载计算

采用双模量线性约束模型考虑芯板对面板的受压和粘结约束作用,运用能量法分析了面内压力作用下钢—混凝土组合墙板中面板的单面接触屈曲问题。为了解决MATLAB优化函数非全局优化问题,编写了二次搜索极小值函数,实现了对目标函数的全局优化,利用MATLAB的符号运算和优化工具箱求得了不同约束情况下的屈曲系数。通过与已有成果进行对比,验证了所用方法的有效性。     

混凝土斜拉桥施工控制中的优化问题研究

在混凝土斜拉桥施工控制中,结构体系不断变化,求解规模大,影响因素多,使得计算模型复杂。针对该问题,建立多目标、多约束的优化模型,并在目标函数中,增加了决策者的期望值,构造新的评价函数,利用凝聚函数优化方法求解该问题。传统的优化算法通过降维或者构造评价函数,减少目标函数个数,仍在原有约束条件下进行求解,凝聚函数法通过同时对多个目标和多个约束条件进行凝聚,将多目标、多约束问题转化为单目标、单约束优化问题,减小解题规模,该优化方法是对传统计算方法的补充,最后阐述了该方法在实际工程中的应用。     

基于遗传算法给水管网优化模型的改进研究

目前基于遗传算法的给水管网优化模型存在很多缺陷,为提高其实用性,对优化模型进行了改进.在约束条件中,用流量约束代替最小管径约束,并加入了流速约束.在此基础上,采用罚函数法对目标函数进行改进,实现了给水管网多工况优化设计.通过实例计算对比了各种设计方案,验证了改进后的优化模型在供水安全性和经济性方面的优越性.     

Reliability-based design optimization using convex linearization and sequential optimization and reliability assessment method

In this study, an effective method for reliability-based design optimization (RBDO) is proposed enhancing sequential optimization and reliability assessment (SORA) method by convex linearization. In SORA, reliability estimation and deterministic optimization are performed sequentially. And the sensitivity and function value of probabilistic constraint at the most probable point (MPP) are obtained in the process of finding reliability information. In this study, the convex linearization is constructed by utilizing the sensitivity and function value of the probabilistic constraint at the MPP. So no additional evaluation of the probabilistic constraint is required in the deterministic optimization in SORA. The proposed RBDO method is applied to numerical examples and compared to various RBDO methods. It is shown that the proposed method is very efficient with similar accuracy.     

考虑动力特性约束的斜拉桥优化设计新方法

文章通过运用一阶优化计算方法并引入灵敏度分析,提出了带频率约束条件的斜拉桥优化设计方法,并以通用有限元软件ANSYS为平台,编制了相应的程序,实现了斜拉桥结构在频率、应力、变形等约束条件下的设计优化。通过舟山金塘门大桥工程实际算例,证明该方法适合工程应用。     

型钢高强混凝土框架柱的多目标优化设计研究

将正截面承载力、位移延性系数、轴压比及构造要求作为约束条件,采用粒子群算法、内点罚函数法和目标规划法,基于MATLAB软件编写被优化参数模型的求解程序,对型钢高强混凝土框架柱进行工程造价最小化和斜截面受剪承载力最大化多目标优化。通过对某实例的优化,并将优化结果与原方案的受剪承载力及经济效益进行对比,结果表明,该被优化数学模型满足工程应用的精度。