基于最优化算法的框-剪结构中剪力墙合理刚度研究

【摘要】：框架-剪力墙结构是在框架结构中选择性的布置剪力墙,属于典型的双重抗侧力体系,在水平荷载作用下,如果某一部分受到破坏,则其余部分仍然可以提供足够的刚度及承载能力。用剪力墙作为结构中主要的抗侧力构件,不仅可以为结构提供较大的侧向刚度,而且也可以构成灵活自由的使用空间,容易满足建筑功能的要求。由于框架-剪力墙结构具有较强的适用性,是目前建筑设计中常采用的一种结构形式。在实际工程中,对于剪力墙的布置主要由设计人员根据自身的工程经验来完成的,这样的布置只是着眼于结构的参数是否满足规范要求,由于很多设计人员没有建立良好的优化意识,往往使得结构中布置的剪力墙刚度过大,不仅影响了结构的抗震性能,也使得结构的经济效益下降。本文主要针对框架-剪力墙结构中剪力墙的布置刚度进行研究,旨在找到经济性与安全性的平衡点,进而确定剪力墙的合理刚度。文中探讨了确定剪力墙合理刚度的必要性与重要性。当设防烈度较高、基本风压较小时,水平荷载主要为地震作用；当设防烈度较低、基本风压较大时,水平荷载主要为风荷载。根据水平作用力的这两种情况,分别建立数学优化模型,选用简单有效的最优化算法,利用MATLAB编程来求解剪力墙的合理刚度。文中提出当优化模型的约束条件较多时,可以采用区分主次的方式来简化约束条件。在求解地震作用下框架-剪力墙结构合理刚度的优化模型时,采用复合形法和随机方向法分别求解,比较两种算法的实用性的同时,也为算法在工程中的应用提供参考。最后对工程实例进行分析,利用文中的方法来确定剪力墙的合理刚度,表明选用的方法是简单实用的,计算程序可供初步设计或剪力墙刚度调整时使用。
【关键词】：框架-剪力墙结构 最优化算法 合理刚度 结构优化 MATLAB
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU398.2