基于改进遗传算法的阻尼器位置与数量优化分析

为实现大跨网架结构上黏滞阻尼器位置和数量的优化,以替换杆件模态应变能百分比之和取得最大值为目标函数,以结构节点位移、加速度和杆件应力的峰值为优化控制指标,采用Matlab编写并验证改进的遗传算法优化程序.基于优化结果,采用ANSYS对网架结构在多遇、罕遇地震作用下的震动控制效果进行数值模拟对比分析.结果表明,阻尼器优化布置方案减震效果良好,明显改善结构受力状况;以安全性及经济性为优化目标,得到最佳方案,总结出大跨网架中黏滞阻尼器的布置规律,对实际工程减震设计具有参考意义.     

基于遗传算法的黏滞液体阻尼器优化布置研究

介绍了黏滞液体阻尼器的计算模型和遗传算法的基本原理,基于改善建筑结构的抗震效果提出了一种实现阻尼器个数和位置优化的目标函数,利用MATLAB分别对低层、中高层和高层3种建筑结构的黏滞液体阻尼优化布置进行数值分析.结果表明:通过编制目标函数程序得出的阻尼器布置方案可以有效提高建筑结构的抗震性能,通过选择目标函数系数可以同时解决黏滞液体阻尼器位置和工程造价成本即阻尼器数量的问题.     

位移与速度型消能器在某不规则建筑结构抗震设计中的混合应用

 某工程为细腰不规则超限结构, 选择纯框架结构, 扭转周期比和层间位移角均不满足规范要求。考虑到建筑外立面效果, 不能在外立面布置剪力墙, 同时在不影响建筑使用功能的前提下, 也没有合适的位置布置全部钢支撑。因此, 经方案比选采用了附加黏滞流体阻尼器和屈曲约束支撑的消能减震结构方案。运用ETABS 结构分析软件, 建立三维有限元模型, 采用振型分解反应谱法对无控结构、附加黏滞流体阻尼器结构和同时附加黏滞流体阻尼器及屈曲约束支撑结构进行计算分析, 对比分析了3 种结构的动力特性和地震反应。最后, 采用时程分析法对振型分解反应谱法进行了补充计算。结果表明, 黏滞流体阻尼器降低了结构的地震反应, 而屈曲约束支撑降低结构地震反应的同时增加了结构刚度, 有效控制了结构的扭转效应。     

空间网格结构风振抑制的阻尼器位置与数量寻优

针对空间结构振动抑制问题,基于经典遗传算法提出改进算法,进行阻尼器的位置寻优和数量寻优.通过对变异概率的调节,增强了改进算法跳出局部陷阱的能力,使之可准确找到全局最优解.通过提高编码效率、筛选初始种群分布等有效措施提高了算法收敛速度.所构造的适应度函数,可实现阻尼器杆件数量和位置的同步寻优.对影响结构振动抑制的各参数进行数值分析,并以空间网壳结构为例,利用改进遗传算法进行寻优计算和结果讨论,得出在一定荷载条件下空间网格结构阻尼器杆件的优化布置规律.     

钢筋混凝土减震模型力学性能试验研究

针对RC结构减震缩尺模型,开展其主体结构材料与附加减震装置力学性能试验.从承载能力相似的角度以微粒混凝土及镀锌铁丝模拟原型结构混凝土及钢筋的力学性能,基于模型结构减震性能目标需求设计小吨位黏滞阻尼器的规格、数量及布置位置,就主体模型的材料力学性能及阻尼器的动力性能进行分析.结果表明:微粒混凝土及镀锌铁丝可以较好地模拟混...     

黏滞阻尼器控制平-扭耦联效应最优位置研究

目的推导确定结构平-扭效应最小化以达到寻找黏滞阻尼器的最有偏心位置.方法推导了不同偏心形式单层偏心结构,采用不同方式布置黏滞阻尼器的减震结构考虑平扭耦联效应的振动方程,建立了基于结构平面几何中心平动与扭转位移响应相关性的目标函数.利用随机振动理论中的李雅普诺夫方程和最优控制理论求解目标函数最小值找到阻尼器的最优偏心位置,在此基础上编制相应程序对典型算例进行数值计算.结果结构周期和结构宽长比越大、等效阻尼比越小,则附加阻尼偏心率越大,扭平频率比在1.0左右会引起附加阻尼偏心率先减小后增大.地震荷载大小对计算结果没有任何影响.结论笔者所提方法适用于同类其他在复杂体型结构中的消能减震技术优化设计和既有建筑加固改造设计.     

基于层间平均位移比的粘滞阻尼器布置方法

为提升粘滞阻尼器的减震效果,减少计算量,提出1种以各层间平均位移比为目标函数的粘滞阻尼器优化布置方法。即将各楼层在正负方向的最大层位移的平均值作为各层的层位移,以此计算各层的层间位移,通过各层间位移的比例来布置、分配粘滞阻尼器。不同布置方案下,案例结构中的粘滞阻尼器的响应对比结果表明,本文的布置方案在取得良好减震效果的同时,计算更为简便;相比于以层间位移比为目标函数的布置方法,采用本文的布置方法,结构的最大层间位移最大减震率、最大层间速度最大减震率、最大层间加速度最大减震率分别提高了109%、485%和441%。     

基于粗粒度并行遗传算法的阻尼器优化布置

提出了一种粗粒度并行遗传算法,并将其应用于被动控制结构中阻尼器布置位置的优化.该算法把一个种群划分为多个子种群,各个子种群可以独立完成经典遗传算法操作.对于给定基因编码的种群个体,通过Matlab-ABAQUS-Python的交互使用,利用Matlab编程生成INP模型文件,并先调用ABAQUS来进行模型分析,后调用Python来读取结果数据并传输给Matlab,求解结构模型的目标函数值.文中还以层间位移角为控制目标,对10层被动控制钢框架结构的阻尼器优化布置进行了实例分析.结果表明:粗粒度并行遗传算法与经典遗传算法相比,既提高了种群的多样性,又加快了种群的收敛速度;对比常规隔层方法,采用该算法可使结构减震率至少提高19. 3%,说明该算法能显著提高结构减震率.     

偏心结构非线性黏滞阻尼器位置优化的遗传算法求解

目的研究遗传算法在偏心结构中非线性黏滞阻尼器位置优化的应用问题,通过与穷举法结果比较,验证了该优化方法的可行性.方法分别采用了二进制的对称分组和自由分组两种编码方式,基于改进的遗传算法(MGA)和有限元分析软件SAP2000API开发了一种面向偏心结构中阻尼器快速优化布置的平台.推导了基于拟合标准反应谱生成的人工地震动记录的方法,提出了两种为抑制偏心结构扭转效应而设计的评价函数,然后引入两个性能评价指标,进行了大量逐步积分数值分析.与穷举法比较验证了该优化平台对于偏心结构中,给定数目黏滞阻尼器位置优化结果的可靠性和高效性.结果评价函数的设计和编码方法的选择对阻尼器优化影响较大,场地地震动输入会影响阻尼器的位置优化与编码方法的选择相关;力学参数的改变不影响阻尼器的位置分布,但非黏滞阻尼器阻尼系数和阻尼指数取值适中,可以兼顾层间位移角最大楼层和结构总体反应两个方面的减震效果.结论遗传算法与有限元方法的结合,可以方便快捷地解决偏心结构中阻尼器的位置优化的问题.但评价函数、编码方法以及地震动输入的选择要结合实际工程的需要.     

MRD与LRB相混合的结构振动控制

磁流变阻尼器(MRD)利用磁流变液提供可控性是当今最有前途的半主动控制装置,附加MRD是铅芯橡胶垫(LRB)隔震结构的发展方向.因此提出3种MRD与LRB隔震混合方案,建立了MRD与LRB隔震混合结构的动力分析模型,推导出运动微分方程,对其进行时程反应分析.以7层框架结构为例,采用瞬时最优控制算法分别对3种混合方案进行地震反应分析,与LRB隔震结构进行比较,各混合方案的各种地震反应均明显得到更好地控制,而混合方案3的控制效果最显著.