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《基于功能的結構體系目標可靠度優(yōu)化決策.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、第19卷第2期計算力學學報Vol.19~No.22OO2年5月ChineseJOurnalOfCOmputatiOnalMechanicsMay2OO2文章編號:1OO-4O8(2OO2DO2-O12-O5基于功能的結構體系目標可靠度優(yōu)化決策李剛~程耿東(大連理工大學工業(yè)裝備結構分析國家重點實驗室~大連116O23D摘要:根據(jù)~投資-效益準則~提出了基于功能的結構體系目標可靠度優(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條件證明了當基于功能的結構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構基于不同抗震功能的目標可靠指標進行了優(yōu)化計算O關鍵詞:結構體系可靠度;基于功能的設計;優(yōu)化決策;目標可靠度中圖分類號:TU311.2;TU318+.1文獻標識碼:A決定:建筑物功能的重要性~建筑物破壞所導致的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害中危害最大的災種之一O1994作為歷史或文化名勝的潛在重要性等O結構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)代地震災害的特點~同時也暴露了目前各關~還與這種破壞發(fā)生的頻度有關O另外~還
3、應考慮國抗震規(guī)范中以保障生命安全為單一設防目標的業(yè)主~使用者的特殊要求O設計思想的局限性~引起工程界對現(xiàn)有抗震設計思基于功能的結構抗震設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~基于功能度的結構優(yōu)化設計過程~而結構的某種目標功能水的結構抗震設計思想~引起了廣泛的重視~美國~日平往往通過結構體系基于該功能要求的目標可靠本等國都投入許多力量進行研究~以希望在不遠的度來表示O結構的目標可靠度綜合反映了結構抗震將來把現(xiàn)行的結構抗震設計規(guī)范全面過渡到基于設計中對經(jīng)濟性和安全性兩方面的要求O國際標準功能的結構抗震設計規(guī)范[1~2]結構可靠性總原則(ISO
4、2394D1996年修訂版提出~O基于功能的結構抗震設計的基本思想~是使設~從經(jīng)濟觀點看~可靠性的目標水準應取決于失效計出的結構在未來的地震災害下能夠維持所要求后果和安全措施費用之間的平衡[4]~即結構的目的功能水平O設計中將充分考慮結構~個性~根據(jù)標可靠指標應基于~投資-效益準則~通過優(yōu)化的結構的用途~業(yè)主及使用者的特殊要求~每個結構方法得到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構采用同樣的功能水平是本質不同~投資-效益準則下基于功能的結構體系目標的~是未來抗震設計的發(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基于功能的結構抗震設計中~結構的目標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~結構期望的最大破壞程度~np確定合適的結構目標功能水平是結構設計的前提minW([Psz]D=CO([Psz]D+Z(1-[Psz]DCfz(1Dz=1與基礎O其中~[P為設計變量~是基于功能z的結構體系sz]z基于功能的結構體系目標功能目標可靠度;目標函數(shù)包括兩部分~第一項水平優(yōu)化決策模型CO([Psz]D為結構的初始造價~第二項是所考慮的np個不同結構功能失效時結構失效損失期望值的結構的目標功能水平應綜合考慮下列因素來和~(1-[
6、P為基于功能z的結構體系目標失效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:國家自然科學基金資助項目(批準號:5989541O~從結構最優(yōu)目標可靠度的概念看~模型1是符5OOO8OO3D作者簡介:李剛(1966-D~男~博士~副教授.合~投資-效益準則的優(yōu)化模型~但是~該模型的128計算力學學報第19卷目標函數(shù)中9結構造價須表示為結構目標可靠度的標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即由結構目標可靠度唯一決定結構的初始造設計9以得到相應的優(yōu)化設計方案;利用這些優(yōu)化
7、價9而這樣做是非常困難的G因為9結構的初始造價設計方案擬合出目標函數(shù)對目標可靠度的變化曲實際上是與具體的設計方案有直接關系的9給定同線9該曲線上目標函數(shù)最小值所對應的目標可靠度一目標可靠度9可以設計出多個滿足要求的不同方就是所求的最優(yōu)目標可靠度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由結構的目法為參數(shù)規(guī)劃法G標可靠度不能唯一確定設計方案9從而也就無法確23模型3約束放松法定結構初始造價GFindX因此9基于功能的結構體系目標可靠度的優(yōu)化np決策模型中9設計變量必須包括結構的設計方案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
