基于模糊聚類的鋼框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、在多、高層鋼結(jié)構(gòu)中，鋼框架體系(包括純鋼框架結(jié)構(gòu)和鋼框架支撐結(jié)構(gòu))是一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)體系。以其強(qiáng)度高、自重輕、精確度高、可靠性好、容易密封、施工周期短等特點(diǎn)，加之具有很高的再循環(huán)實(shí)用價(jià)值，一直備受建筑行業(yè)的青睞，有著很好的發(fā)展前景和廣闊的市場(chǎng)。而優(yōu)化設(shè)計(jì)作為多、高層鋼框架體系的一種降低工程造價(jià)的手段，對(duì)促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅的普及推廣有著重要的作用。 考慮到用PKPM的PK模塊進(jìn)行鋼框架設(shè)計(jì)時(shí)，梁柱截面的分組不是很合理。這是因?yàn)镻K模塊缺

2、省的分組是按照建模時(shí)所定義的標(biāo)準(zhǔn)截面劃分的，認(rèn)為具有同樣標(biāo)準(zhǔn)截面的桿件被分為一組。所以PK模塊在優(yōu)化時(shí)，沒(méi)有全面的考慮到截面的受力狀態(tài)，受到了人為設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的干涉。因此，我們需要一個(gè)不受人為因素控制的、全面考慮鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際受力性能的分組方法。另外，影響鋼框架結(jié)構(gòu)總體造價(jià)的因素具有不確定性，而且參數(shù)種類及數(shù)量都很多，結(jié)合模糊聚類方法在分類時(shí)能夠綜合考慮影響截面分類的各種不確定性因素，本文試將模糊聚類方法與鋼框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)相結(jié)合來(lái)控制截面分組

3、。 本文主要完成以下工作：首先通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)確定控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全的“約束函數(shù)”(如正應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算、平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算、平面外穩(wěn)定驗(yàn)算、長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算等)。同時(shí)還要確定代表每個(gè)梁柱截面力學(xué)性能的參數(shù)，即確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的三大要素之一“設(shè)計(jì)變量”(如鋼柱驗(yàn)算的驗(yàn)算控制內(nèi)力、剪力、軸力、長(zhǎng)細(xì)比等)，然后根據(jù)這些參數(shù)確定每個(gè)梁柱之間的親疏遠(yuǎn)近程度，并依據(jù)模糊聚類原則將其“分類”，在“分類”過(guò)程中通過(guò)最佳置信水平λ的確定使得同類梁或者柱截面之間的差

4、異最小，非同類梁或者柱截面之間的差異最大。最后，以一個(gè)“類”為一個(gè)優(yōu)化單元，并遵循滿應(yīng)力設(shè)計(jì)原則，由該“類”中最不利的桿件決定該“類”桿件的截面尺寸。這就是本文所研究的?！盎谀：垲惖匿摽蚣芙Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)”。 整個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程涉及到的力學(xué)參數(shù)很多，為提高計(jì)算效率，使用C++在Microsoft Visual Studio2005環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了整個(gè)優(yōu)化過(guò)程，與PKPM中的STS模塊形成數(shù)據(jù)接口，將SETWE中的有關(guān)數(shù)據(jù)讀入，并計(jì)