框架-核心筒结构截面优化中的约束关系研究

摘要

近年来，一座座高层建筑拔地而起，围绕其造价与性能的优化问题层出不穷。在高层结构的优化问题中，优化目标的选取、优化算法的研究与改进、优化变量与优化约束的处理均吸引了大批的研究者。本文着眼于优化过程中的优化约束选取及其相互之间关系研究，以及尝试借助计算机技术实现框架-核心筒结构的截面优化做了以下工作： （1）对规范中的条文约束进行了分类和筛选。基于框架-核心筒高层结构截面优化问题制定了约束筛选的标准，同时设计了多组高度不同、截面不一的高层案例，作为本论文的分析算例，然后基于算例数据对约束做了关于截面尺寸变量的灵敏度分析，筛选得到了对截面变量灵敏度高的约束。 （2）对筛选出的重要约束进行进一步分析，研究约束间的关系。根据算例分析结果结果，在考虑约束间的物理联系的基础上，对相关程度高的约束关系进行了拟合，并且根据实际建筑结构和其他高层结构模型分析数据，对拟合结果进行了验证评价。 （3）运用计算机技术实现框架-核心筒结构的截面优化的流程并得到了合理的结果。首先分析了框架-核心筒截面优化的特点，对优化的目标、约束、变量进行了以提高优化效率为目标的处理，同时，在参数化设计软件Rhino和其插件Grasshopper中建立可用于优化的框架-核心筒参数化模型，并且用C#语言编写优化算法，通过有限元软件提供的接口编写相关程序，实现参数化设计软件和有限元分析软件的连接，并完成一个框架-核心筒算例的优化。

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表目录

变量符号表

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景、目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 高层建筑结构抗震设计

1.3.2 高层建筑结构优化

1.4 存在的问题和对策

1.4.1 问题解析

1.4.2 研究方法

1.4.3 研究工具

1.5 本文研究思路

2 优化约束分类与筛选

2.1 引言

2.2 优化约束筛选原则

2.3 优化约束分类

2.3.1 根据约束性质分类

2.3.2 根据约束所处的设计阶段分类

2.4 优化约束灵敏度分析

2.4.1 算例设计

2.4.2 约束灵敏度分析

2.5 本章小结

3 优化约束相关性分析

3.1 引言

3.2 刚重比与层间位移角关系研究

3.2.1 刚重比与层间位移角关系分析

3.2.2 刚重比与层间位移角关系拟合

3.2.3 拟合效果检验

3.3 轴压比与剪压比关系研究

3.3.1 轴压比与剪压比关系分析

3.3.2 轴压比与剪压比关系拟合

3.4 约束关系综合研究

3.5 本章小结

4 框架-核心筒结构截面优化

4.1 引言

4.2 建筑结构截面优化的特点

4.3 数学优化模型

4.4 优化算法

4.4.1 遗传算法

4.4.2 粒子群算法

4.4.3 粒子群算法的改进

4.5 框架核心筒结构截面优化

4.6 本章小结

结论

参 考 文 献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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