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项目针对随机动力荷载激励下建筑结构的基于可靠度优化设计进行研究。建筑结构的基于可靠度优化设计,提供了一种兼顾结构可靠性和经济合理性的科学的设计方法。其一方面将概率论和数理统计理论引入结构设计,利用可靠度或失效概率,科学和定量地衡量结构性能指标得到保证的可靠程度;另一方面力求以最低费用满足结构的性能要求,以实现最佳的社会经济效益。 项目的研究成果主要有:(1)针对随机动力荷载激励下线性结构系统的基于可靠度优化设计,提出了基于过渡马尔可夫链蒙特卡罗方法的全局优化算法。通过在满足所有约束条件的决策变量的可行域上构造合适的概率密度函数,原始的优化问题可转变为根据构造的概率密度函数取样的问题。研究采用过渡马尔可夫链蒙特卡罗方法解决取样问题,以确保马尔可夫链的状态点的稳态概率分布较快地到达要求的概率分布。同时,研究采用区域分解法来估计备选决策变量的可靠度,以检验其是否满足可靠度约束条件,即其对应的失效概率是否小于要求的限值。为提高优化算法的计算效率,研究提出“最小计算成本”的概念,即针对备选决策变量的可靠度分析的计算成本,只需确保可靠度约束条件的检验结果可靠即可。提出的基于可靠度优化设计算法通过实例验证,具备较好的性能。(2)针对随机风荷载激励下线性结构系统的首次穿越可靠度问题,提出了高效数值模拟算法。研究从该可靠度问题对应的失效区域的几何分析入手,发现整体失效区域可由一系列高维二次基本失效区域的并集表示,且基本失效区域间存在旋转对称性。同时,基于梯度投影法,提出了高维二次基本失效区域设计点的求解算法,并以此改进了之前提出的针对首次穿越可靠度问题的数值模拟算法。改进的数值模拟算法的精度和提高的计算效率,通过实例得到了验证。 2100433B
项目的研究对象为随机动力荷载激励下建筑结构的基于可靠度优化设计。研究内容包括:(1) 线性结构系统的可靠度分析。其中的不确定性来源综合考虑外界随机动力荷载和结构模型参数失真;(2)模拟退火算法及子空间模拟法在研究对象中的应用及比较。作为全局优化方法,模拟退火优化算法将优化问题转化为根据构造的概率密度函数进行随机取样的问题,而子空间模拟法将优化问题转化为在一系列逐渐收缩且靠近全局最优解的空间区域中随机取样的问题。项目通计划通过计算实例应用,比较两种方法在涉及设计变量较多情况下的性能。(3)基于可靠度的优化设计中计算成本的控制研究。为降低计算成本,提高优化设计的计算效率,项目计划考察极大可能区间的思想:即根据可靠度分析估计的安全失效概率及其变异系数,估计备选设计对应安全失效概率所在的极大可能区间。针对备选设计进行的可靠度分析所需的最低计算成本需使容许安全失效概率在其提供的极大可能区间之外。
荷载包括主要包括:楼板恒荷载(自重及做法),活荷载(使用荷载-荷载规范里规定的)、墙体自重、风荷载、地震荷载,其他影响(如温度、不均沉降等)。结构上的荷载可分为下列三类:1 永久荷载,例如结构自重、土...
荷载包括主要包括:楼板恒荷载(自重及做法),活荷载(使用荷载-荷载规范里规定的)、墙体自重、风荷载、地震荷载,其他影响(如温度、不均沉降等)。结构上的荷载可分为下列三类:1 永久荷载,例如结构自重、土...
建筑结构中荷载如何计算?例如:线荷载,面荷载,点荷载....
线荷载是面荷载乘以长度面荷载是容重乘以厚度点荷载应该是集中荷载,是线荷载乘以作用的长度。可以按以下方式理解:容重是按立方计算,比如单位是kN/m3(千牛每立方),乘以厚度或长度(单位米),约掉...
非平稳随机激励下基于动力可靠性的结构优化设计
基于Priestley的演变谱密度理论 ,对于工程中常用到的衰减指数函数调制的演变过程激励 ,通过对结构响应的合理简化 ,得到响应特征的解析形式。结合首次超越破坏的二状态马尔可夫假设和结构系统可靠性理论计算系统的动力可靠性 ,并在此基础上进行了优化设计。和常用算法相比 ,减少了计算量。
波浪荷载作用下施工平台随机动力响应分析
以青岛海湾大桥海上施工平台为背景,采用有限元分析程序提取了平台的各阶自振频率。对随机波浪作用下考虑不同激励方向的动力响应进行计算,并分析了不同激励方向对结构随机响应的影响,得出波浪荷载以45°方向激励时,结构以扭转为主的振型得到发挥,动力响应出现两次峰值。通过施工平台静、动力计算结果的比较,建议在施工平台的设计时,应充分考虑到波浪力的动力效应。
批准号 |
50809003 |
项目名称 |
基于随机有限元的岩体工程可靠度方法研究 |
项目类别 |
青年科学基金项目 |
申请代码 |
E0905 |
项目负责人 |
张宏涛 |
负责人职称 |
副教授 |
依托单位 |
北京科技大学 |
研究期限 |
2009-01-01 至 2011-12-31 |
支持经费 |
20(万元) |
该书较系统介绍了建筑结构可靠度分析与设计的基本理论与方法以及国内外的最新研究与应用成果。主要内容有:概率基础、结构可靠度分析、荷载的统计分析、结构构件抗力的统计分析等。
书名:结构可靠性分析与随机优化设计的统一方法
书号:978-7-118-09884-6
作者:李洪双、马远卓
出版时间:2015年4月
译者:
版次:1版1次
开本:16
装帧:平装
出版基金:
页数:303
字数:371
中图分类:TB114.3
丛书名:
定价:48.00