遺傳算法及在框剪結(jié)構(gòu)抗震墻數(shù)量優(yōu)化研究中的應(yīng)用.pdf

1、框剪結(jié)構(gòu)以其廣泛的適用性及良好的抗震性能被大量的應(yīng)用于我國的高層建筑中?？蚣艚Y(jié)構(gòu)中由于剪力墻剛度大,水平力將主要由剪力墻承受,框架一般僅承受20％左右的水平力。所以在框剪結(jié)構(gòu)體系中,剪力墻剛度的大小在很大程度上決定了整個結(jié)構(gòu)的剛度。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻剛度的確定,除了必須滿足強度條件外,還必須使結(jié)構(gòu)具有一定的側(cè)向剛度,以免在地震作用下產(chǎn)生過大的變形。結(jié)構(gòu)剛度過小,會因結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形而無法滿足正常使用要求;結(jié)構(gòu)剛度過大,

2、則自振周期相應(yīng)減小,地震作用相應(yīng)增大,從經(jīng)濟上造成不必要的浪費。目前國內(nèi)的工程設(shè)計中,高層建筑的設(shè)計普遍偏于保守,像在深圳框剪結(jié)構(gòu)為主的高層住宅,剪力墻的厚度過大(可達(dá)500～600mm),數(shù)量過多,柱截面也過大,計算的相對彈性層間位移角只有幾千分之一。由于材料的利用率低,使得工程造價提高。隨著設(shè)計理論的日臻完善,計算工具的不斷改進,尋求剪力墻數(shù)量的優(yōu)化問題顯得非常必要。近年來,國內(nèi)外學(xué)者提出了許多確定剪力墻數(shù)量的方法,但大多數(shù)都是對剪

3、力墻數(shù)量的定性分析,用于定量分析的文獻(xiàn)采用的計算模型較為簡單,未能考慮剪力墻與框架之間的空間相互作用。遺傳算法在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用主要集中在桁架和框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化上,將遺傳算法應(yīng)用于框剪結(jié)構(gòu)抗震墻數(shù)量的優(yōu)化設(shè)計,在國內(nèi)外尚屬少見。本文采用遺傳算法作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,用振型分解法計算地震作用,計算中采用框剪結(jié)構(gòu)空間協(xié)同分析的離散化方法,用有限元思想將結(jié)構(gòu)離散為桿單元,分析過程中考慮了結(jié)構(gòu)整體工作性能的主要特征及剪力墻剪切變形的影響,計算和分析了剪

4、力墻的合理數(shù)量。在此基礎(chǔ)上沿高度又進行剪力墻厚度的二次優(yōu)化,使其更接近實際最優(yōu)剪力墻量。本文提出用遺傳算法對框剪結(jié)構(gòu)抗震墻數(shù)量進行優(yōu)化設(shè)計,是結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的一種新的嘗試,拓寬了該方法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用范圍,具有很大的發(fā)展?jié)摿?。結(jié)構(gòu)設(shè)計時,框剪結(jié)構(gòu)抗震墻剛度的確定一般是先通過經(jīng)驗公式進行初步假定,然后進行不斷驗算最終確定。本文優(yōu)化程序的編制,可以在結(jié)構(gòu)初步設(shè)計階段,簡捷、正確地確定框剪結(jié)構(gòu)中抗震墻最優(yōu)數(shù)量,避免了重復(fù)、煩瑣的結(jié)構(gòu)剛度調(diào)