本文選題：雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)　切入點：抗風(fēng)優(yōu)化設(shè)計　出處：《廣州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著社會的發(fā)展,大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)在公共設(shè)施中的應(yīng)用越來越廣泛,其對風(fēng)荷載十分敏感,且傳統(tǒng)設(shè)計因過于保守會造成材料的浪費,故需要對其進行抗風(fēng)優(yōu)化研究,而目前結(jié)構(gòu)抗風(fēng)優(yōu)化設(shè)計研究主要集中.在高層建筑中,因此很有必要對大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)進行抗風(fēng)優(yōu)化研究。同時,由于最優(yōu)準則法(Optimal Criterion,簡稱為OC法)雖然已廣泛地運用到高層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中,但是其在大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用很少,且在前人的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)OC法優(yōu)化研究中,所考慮的約束種類較簡單、約束數(shù)目較少,故繼續(xù)對基于OC法的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)優(yōu)化進行深入地研究具有重要的意義。本文考慮了拉應(yīng)力強度、長細比、豎向位移和壓桿穩(wěn)定等四種約束類型、共247個約束條件,綜合采用諧波激勵法(Harmonic Excitation Method,簡稱為HEM法)、荷載響應(yīng)相關(guān)系數(shù)法(Load Response Correlation,簡稱為LRC法)和最優(yōu)準則法并編制相應(yīng)的Matlab程序?qū)δ畴p層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進行抗風(fēng)優(yōu)化設(shè)計,通過對設(shè)計效率及設(shè)計過程中的靈敏度和海森矩陣進行比較和分析,得到以下結(jié)論:(1)本文設(shè)計所需的迭代次數(shù)均不超過10次,且都得到了較理想的結(jié)構(gòu)總重值,使材料在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下達到了物盡其用的目的,證明了 OC法同樣適用于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu),并同樣具有收斂快、受優(yōu)化設(shè)計變量數(shù)目和結(jié)構(gòu)規(guī)模影響小的特點;(2)設(shè)計過程中可能會出現(xiàn)收斂假象,可通過適時地增大優(yōu)化中設(shè)計變量更新步長、縮小收斂嚴格程度、在優(yōu)化中增加約束條件數(shù)量、應(yīng)用其它方法取代直接求導(dǎo)法來計算優(yōu)化中的靈敏度值等方式來有效緩解和消除這種現(xiàn)象;(3)通過目標函數(shù)及約束函數(shù)對設(shè)計變量的靈敏度計算和分析可知,每個設(shè)計變量對于約束函數(shù)和目標函數(shù)的影響會有不同,且同一個函數(shù)的靈敏度值在迭代過程中也有可能在不斷地變化,借助這個關(guān)系,結(jié)合優(yōu)化中約束條件的Lagrange乘子信息,可以判斷出優(yōu)化的走向,從而清楚地了解所要控制的關(guān)鍵設(shè)計變量或結(jié)構(gòu)性能,進而提高優(yōu)化效率;(4)通過目標函數(shù)和約束函數(shù)對設(shè)計變量的海森矩陣特征值計算及判斷其是否均大于等于0,證明了每次優(yōu)化的目標函數(shù)和約束函數(shù)都是凸函數(shù)、優(yōu)化問題是凸規(guī)劃問題,從而表明本文所獲得的結(jié)果都是最優(yōu)解;(5)僅考慮長細比和壓桿穩(wěn)定約束,不但可使得設(shè)計后的結(jié)構(gòu)總重值實現(xiàn)了理想的預(yù)期,而且能同時保證設(shè)計后的結(jié)構(gòu)滿足應(yīng)力強度、長細比、位移以及壓桿穩(wěn)定性能上的結(jié)構(gòu)規(guī)范和優(yōu)化約束要求,此外,其具有設(shè)計所需時間較短、所需工程量較少的優(yōu)勢,故這種設(shè)計方案更能使該結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)優(yōu)化設(shè)計達到省時省力且既經(jīng)濟又安全的效果;(6)結(jié)構(gòu)固有頻率是抗風(fēng)優(yōu)化設(shè)計中的重要參數(shù),為了考慮其參數(shù)不確定性的影響,本文探索性地通過區(qū)間因子法(Interval Factor Method,簡稱為IFM法)對確定性和不確定性下的雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動態(tài)特性進行推導(dǎo)、比較和分析,一方面,掌握了區(qū)間固有頻率和區(qū)間模態(tài)振型關(guān)于結(jié)構(gòu)不確定性參數(shù)和模態(tài)階數(shù)間的關(guān)系,另一方面,借助任意階固有頻率(模態(tài)振型)區(qū)間因子變化率相同的特性,可求解任意階固有頻率(模態(tài)振型)的不確定性信息。
[Abstract]:With the development of society , the application of large - span roof structure in public facilities is more and more extensive , it is very sensitive to wind load , and it is very important to study the wind - resistant optimization of large - span roof structure . Based on the relationship , the optimization trend can be determined by combining the Lagrange multiplier information of the constraint conditions in the optimization , so that the optimization efficiency is improved ; and ( 4 ) the optimization problem is the convex function , and the optimization problem is convex programming problem .

【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU973.32

【參考文獻】

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本文編號：1724777