《鋼框架優(yōu)化設計及其抗震性能分析》.pdf

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1、第47卷第3期西安建筑科技大學學報(自然科學版)Vo1．47No．32015年6月J．Xi’anUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)Jun．2O15DOI：10．15986~．1006-7930．2015．03．002鋼框架優(yōu)化設計及其抗震性能分析薛建陽，黃小剛，高衛(wèi)欣，韓琛，翟磊(西安建筑科技大學土木工程學院，陜西西安710055)摘要：為解決單目標優(yōu)化設計中僅考慮耗鋼量最小造成結構剛度較小的不足，利用大型有限元軟件ANSYS，綜合考慮結構耗鋼量和地震作用產生的應變能，分別對

2、純鋼框架結構和鋼框架支撐結構的單目標優(yōu)化做了改進．首先研究了無支撐抗震鋼框架的多目標優(yōu)化，然后在單目標優(yōu)化后的純框架基礎上增加支撐，并通過多工況載荷下的靜力拓撲分析尋求支撐體系的最佳布置位置．計算結果表明：經過多目標優(yōu)化后的結構體積比優(yōu)化前減小了約16．7％，鋼框架支撐結構的結構體積比優(yōu)化前減小了約13．1％．但在峰值加速度分別為70、400gal的ELCentro波和Taft波作用下各層的層問位移角比優(yōu)化前并未明顯增加，出鉸數量和位置也比單目標優(yōu)化后的結構更加合理．關鍵詞：多目標優(yōu)化，約束法，應變能，Push．over分

3、析，ANSYS中圖分類號：TU391文獻標志碼：A文章編號：1006—7930(2015)03—0316—05OptimizationdesignofsteelframpanditsstructuralseismicbehaviorXUEJianyang，HUANGXiaogang，GAOWeixin，HANChen，ZHAILei(SchoolofCivilEngineering，Xi’anUniv．ofArch．&Tech．，Xi’an710055，China)Abstract：Inordertosolvethelac

4、kofstructurestifnesscausedbythesingle—objectiveoptimizationregardingvolumeleastasthetargetfunction，greatimprovementshavebeenmadeinoptimizationdesignofsteelflameandbracedsteelframecondsideringthebalanceofsteeldosageandstrainenergyperANSYSwhichemploysthefiniteelemen

5、tmethod．Multi—objectiveoptimizationofsteelframeisfirstlystudied，thendiferentconditionsofstatictopologyoptimizationanalysisareusedforexploringthebestoptimumpositionofbracingsystemsafterincreasingbracingstructureonthefoundationofsingle—objectiveoptimizationofsteelfl

6、ame．Re—suitsobtainedshowthat16．7％ofthetotalsteelvolumeinsteelflamecouldbeeconomizedandthebracedsteelframe’svolumeissavedby13．1％．buttheoptimizedstructure’sdriftratiohasnotincreasedandthequantityandpositionofplastichingeismoretea-sonablecomparedtotheoptimizedstructu

7、re’sbythesingleobjectiveoptimizationundertheinfluenceof70gal，400galE1-Centrowaveand70galTaftwaverespectively．Keywords：multi·objectiveoptimization；constraintmethod；deformationenergy；pushoveranalysis；ANSYS近年來鋼結構在我國的應用越來越廣泛．在多能的多目標優(yōu)化，并提出采用NSGA-II算法來解決高層鋼結構中，鋼框架體系(包括鋼

8、框架-支撐結構這類優(yōu)化問題．在分析中如果能使結構地震作用產與純鋼框架結構)大量出現在鋼結構住宅和鋼結構生的應變能減小也可降低震害成本．因此本文的優(yōu)廠房中，已經成為一種常見的結構體系．鋼框架有化綜合考慮了結構耗鋼量和地震作用產生的應變良好的綜合經濟性能，包括施工速度快，可以減少能，以體積和應變能最小為目標