基于功能的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)可靠度優(yōu)化決策.pdf

《基于功能的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)可靠度優(yōu)化決策.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、第19卷第2期計算力學(xué)學(xué)報Vol.19~No.22OO2年5月ChineseJOurnalOfCOmputatiOnalMechanicsMay2OO2文章編號:1OO-4O8(2OO2DO2-O12-O5基于功能的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)可靠度優(yōu)化決策李剛~程耿東(大連理工大學(xué)工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點實驗室~大連116O23D摘要:根據(jù)~投資-效益準(zhǔn)則~提出了基于功能的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)可靠度優(yōu)化決策的三種模型:概念模型~參數(shù)規(guī)劃法模型和約束放松法模型;并根據(jù)最優(yōu)性條件Kuhn-Tucher條件證明了當(dāng)基于功能的結(jié)構(gòu)體系可靠度約束均為作用約束時~參數(shù)規(guī)劃法模型和約束放松

2、法模型的等價性;最后對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基于不同抗震功能的目標(biāo)可靠指標(biāo)進行了優(yōu)化計算O關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)體系可靠度;基于功能的設(shè)計;優(yōu)化決策;目標(biāo)可靠度中圖分類號:TU311.2;TU318+.1文獻標(biāo)識碼:A決定:建筑物功能的重要性~建筑物破壞所導(dǎo)致的1引言直接經(jīng)濟損失~間接經(jīng)濟損失及人員傷亡~建筑物地震是自然災(zāi)害中危害最大的災(zāi)種之一O1994作為歷史或文化名勝的潛在重要性等O結(jié)構(gòu)的某種年美國加州北嶺地震和1995年日本阪神地震充分破壞程度是否能被接受~不僅與破壞引起的后果有顯示了現(xiàn)代地震災(zāi)害的特點~同時也暴露了目前各關(guān)~還與這種破壞發(fā)生的頻度有關(guān)O另外~還

3、應(yīng)考慮國抗震規(guī)范中以保障生命安全為單一設(shè)防目標(biāo)的業(yè)主~使用者的特殊要求O設(shè)計思想的局限性~引起工程界對現(xiàn)有抗震設(shè)計思基于功能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計實際上是基于可靠想和方法進行深刻的反思O在此背景下~基于功能度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程~而結(jié)構(gòu)的某種目標(biāo)功能水的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思想~引起了廣泛的重視~美國~日平往往通過結(jié)構(gòu)體系基于該功能要求的目標(biāo)可靠本等國都投入許多力量進行研究~以希望在不遠(yuǎn)的度來表示O結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠度綜合反映了結(jié)構(gòu)抗震將來把現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范全面過渡到基于設(shè)計中對經(jīng)濟性和安全性兩方面的要求O國際標(biāo)準(zhǔn)功能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范[1~2]結(jié)構(gòu)可靠性總原則(ISO

4、2394D1996年修訂版提出~O基于功能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本思想~是使設(shè)~從經(jīng)濟觀點看~可靠性的目標(biāo)水準(zhǔn)應(yīng)取決于失效計出的結(jié)構(gòu)在未來的地震災(zāi)害下能夠維持所要求后果和安全措施費用之間的平衡[4]~即結(jié)構(gòu)的目的功能水平O設(shè)計中將充分考慮結(jié)構(gòu)~個性~根據(jù)標(biāo)可靠指標(biāo)應(yīng)基于~投資-效益準(zhǔn)則~通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)的用途~業(yè)主及使用者的特殊要求~每個結(jié)構(gòu)方法得到O可以有著各自不同的功能水平~這與現(xiàn)行抗震規(guī)范z.1模型1概念模型體系中同類結(jié)構(gòu)采用同樣的功能水平是本質(zhì)不同~投資-效益準(zhǔn)則下基于功能的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)的~是未來抗震設(shè)計的發(fā)展方向[3]可靠度優(yōu)化決策模型~可表示為以下

5、優(yōu)化模型:O基于功能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中~結(jié)構(gòu)的目標(biāo)功能水平是指在一定超F(xiàn)ind[Psz]z=1~~~np越概率的地震發(fā)生時~結(jié)構(gòu)期望的最大破壞程度~np確定合適的結(jié)構(gòu)目標(biāo)功能水平是結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提minW([Psz]D=CO([Psz]D+Z(1-[Psz]DCfz(1Dz=1與基礎(chǔ)O其中~[P為設(shè)計變量~是基于功能z的結(jié)構(gòu)體系sz]z基于功能的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)功能目標(biāo)可靠度;目標(biāo)函數(shù)包括兩部分~第一項水平優(yōu)化決策模型CO([Psz]D為結(jié)構(gòu)的初始造價~第二項是所考慮的np個不同結(jié)構(gòu)功能失效時結(jié)構(gòu)失效損失期望值的結(jié)構(gòu)的目標(biāo)功能水平應(yīng)綜合考慮下列因素來和~(1-[

6、P為基于功能z的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)失效sz]D收稿日期:2OOO-1O-23;修改稿收到日期:2OO1-O9-O8.概率~C為該功能失效時的損失值Ofz基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(批準(zhǔn)號:5989541O~從結(jié)構(gòu)最優(yōu)目標(biāo)可靠度的概念看~模型1是符5OOO8OO3D作者簡介:李剛(1966-D~男~博士~副教授.合~投資-效益準(zhǔn)則的優(yōu)化模型~但是~該模型的128計算力學(xué)學(xué)報第19卷目標(biāo)函數(shù)中9結(jié)構(gòu)造價須表示為結(jié)構(gòu)目標(biāo)可靠度的標(biāo)可靠度取若干不同的值9分別對模型2進行優(yōu)化函數(shù)9即由結(jié)構(gòu)目標(biāo)可靠度唯一決定結(jié)構(gòu)的初始造設(shè)計9以得到相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案;利用這些優(yōu)化

7、價9而這樣做是非常困難的G因為9結(jié)構(gòu)的初始造價設(shè)計方案擬合出目標(biāo)函數(shù)對目標(biāo)可靠度的變化曲實際上是與具體的設(shè)計方案有直接關(guān)系的9給定同線9該曲線上目標(biāo)函數(shù)最小值所對應(yīng)的目標(biāo)可靠度一目標(biāo)可靠度9可以設(shè)計出多個滿足要求的不同方就是所求的最優(yōu)目標(biāo)可靠度G因此9我們稱這種方案9因而其造價也是不同的G也就是說9由結(jié)構(gòu)的目法為參數(shù)規(guī)劃法G標(biāo)可靠度不能唯一確定設(shè)計方案9從而也就無法確23模型3約束放松法定結(jié)構(gòu)初始造價GFindX因此9基于功能的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)可靠度的優(yōu)化np決策模型中9設(shè)計變量必須包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案GminW(X)=CO(X)(1-Psz(X))Cfzz=

8、1我們提出了以下兩種優(yōu)化模型:參數(shù)規(guī)劃法及約束S.t.gj(X)O(j=199m