基于體系可靠度的半剛性鋼框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化是工程界永恒追求的目標(biāo)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不是一個簡單的數(shù)學(xué)問題，而是一個帶有工程意義的實際問題。如何得到既經(jīng)濟(jì)節(jié)約，又安全可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案，是結(jié)構(gòu)設(shè)計非常重要的研究課題。由于工程結(jié)構(gòu)變量數(shù)目龐大、變量離散性和非線性突出等一系列特殊性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論方法和實際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。
　　 本文從結(jié)構(gòu)體系可靠度、半剛性連接、支撐體系三個方面對鋼框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行研究。
　　 首先，基于結(jié)構(gòu)體系可靠度能更全面地體現(xiàn)結(jié)

2、構(gòu)安全可靠性，本文將結(jié)構(gòu)體系可靠度和結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)合，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中清晰地反映結(jié)構(gòu)的可靠性，更能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的意義。本文還討論研究了結(jié)構(gòu)體系可靠度的計算方法，并針對結(jié)構(gòu)的可靠度計算特點，提出了適合于結(jié)構(gòu)有限元大型計算的體系可靠度計算方法——改進(jìn)蒙特卡羅法和改進(jìn)PNET 法。經(jīng)過分析比較，改進(jìn)蒙特卡羅法既有蒙特卡羅法的計算精度高和計算程序化高的優(yōu)點，又簡約了計算耗時；改進(jìn)PNET 法能夠量化地表示結(jié)構(gòu)體系的各失效模式間的相關(guān)關(guān)系，同時較之

3、蒙特卡羅法，計算耗時短，因此適合于在結(jié)構(gòu)分析初級階段的結(jié)構(gòu)性能評判。
　　 其次，為了更好地反映結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，使結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果具有更好的工程實際意義，本文在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中考慮了半剛性連接對框架結(jié)構(gòu)的影響和可靠度約束。根據(jù)半剛性連接框架有限元和體系可靠度分析方法，建立了半剛性連接框架結(jié)構(gòu)的可靠度計算分析方法；結(jié)合遺傳算法進(jìn)行了基于可靠度的半剛性連接框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。研究結(jié)論顯示，在不考慮結(jié)構(gòu)可靠度的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，其優(yōu)化結(jié)果

4、的可靠度非常低，甚至有可能達(dá)不到我國相關(guān)規(guī)范對結(jié)構(gòu)安全等級的要求，說明不考慮可靠度的優(yōu)化設(shè)計其結(jié)構(gòu)可靠度得不到保證，很容易因為一味地追求經(jīng)濟(jì)目標(biāo)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在很大的安全隱患。通過框架結(jié)構(gòu)半剛性連接的對比研究，提出半剛性連接在框架中的效應(yīng)是跟其他因素耦合產(chǎn)生的，設(shè)計中應(yīng)主動地選擇和設(shè)計半剛性連接，使框架結(jié)構(gòu)性能達(dá)到最優(yōu)設(shè)計的主動半剛性連接設(shè)計方法，并建立了基于可靠度的主動半剛性連接框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的模型和方法步驟，通過對比研究，給出一些結(jié)

5、構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的規(guī)律性總結(jié)。
　　 再次，根據(jù)離散型拓?fù)淠Ｐ徒⒘丝蚣苤误w系的拓?fù)淠Ｐ?，并與半剛性框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和可靠度分析方法相結(jié)合，建立了基于可靠度的主動半剛性連接框架支撐體系優(yōu)化設(shè)計模型及方法，通過框架例子的對比分析，給出一些結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的規(guī)律性總結(jié)。本文從結(jié)構(gòu)體系角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，綜合考慮結(jié)構(gòu)拓?fù)湫问?、連接形式和可靠度水平，使結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計具有更好的工程實際意義和參考價值。
　　 然后，通過實際工程例子詳細(xì)闡述