基于敏感系数法的高层建筑结构抗震性能优化方法技术

本发明专利技术公开了基于敏感系数法的高层建筑结构抗震性能优化方法，该优化方法包括步骤(1)、建立高层建筑结构模型；(2)、选择位移角或位移比中的某一项抗震性能指标作为优化目标，并对结构构件进行分组；(3)、设置结构构件优化的约束条件和一个目标函数；(4)、将优化变量形成变量组合矩阵；(5)、对每一个参与组合的变量修改变量值，进行结构抗震计算分析得到设计实验数据结果；(6)、将得到的设计实验数据结果进行响应面拟合，得到敏感系数；(7)、基于敏感系数法来计算目标函数。该优化方法能够对高层建筑结构中各结构构件对地震作用下的位移角或位移比的贡献度进行定量分析，来确定高层建筑结构的抗震性能优化方向。

【技术实现步骤摘要】
基于敏感系数法的高层建筑结构抗震性能优化方法
本专利技术涉及一种新型结构抗震设计的优化方法，具体是指基于敏感系数法的高层建筑结构抗震性能优化方法。
技术介绍
中国是地震多发国家，从地震灾害的结果分析看，建筑结构的抗震设计对于降低地震灾害起到尤为重要的作用。为了提高结构抗震性能和降低建造成本，需对结构进行深入分析，采取精细化设计的方法对结构进行优化设计，保证建筑结构抗震设计质量，将材料用在结构抗震最需要的部位，减少建材浪费。优化设计就是多个方案的比较遴选，对于复杂工程来说，这里面的多个方案可能是成百上千，因为复杂工程项目构件(变量)数目巨大，众多变量之间相互叠加将使组合方案数量呈指数形式增长，抛去一些不满足工程实际要求的方案，得到的备选方案仍是数目惊人。一般工程师在进行结构优化时，采取的策略是根据工程经验和抗震概念，如结构布置传力直接、刚度无突变、扭转效应不明显等，尽可能地减少变量数目，以有限的人力尽可能接近最优方案，但所需的时间较多。如果能够通过计算机自动进行结构优化，将大大节省人力。通过算法和计算机进行结构优化的研究方向和方法多种多样，但真正适用于高层混凝土结构抗震优化的很少。高层本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于敏感系数法的高层建筑结构抗震性能优化方法，其特征在于，该优化方法包括如下步骤：步骤(1)：建立高层建筑结构模型，对高层建筑结构模型进行有限元计算分析，获得高层建筑结构的整体抗震性能指标和结构构件的截面尺寸，所述的结构构件包括梁构件、剪力墙构件和柱构件；步骤(2)：根据步骤(1)获得的高层建筑结构的整体抗震性能指标结果，选择位移角或位移比中的某一项抗震性能指标作为优化目标，并对结构构件进行分组，将同一标准层、同一方向、相同截面的梁构件或剪力墙构件或柱构件设置为一组；选择优化变量，其中，梁构件和柱构件支持截面宽度和高度同时变化，剪力墙构件支持截面长度和宽度同时变化，设置优化变量上限值取1.2倍...

【技术特征摘要】
1.基于敏感系数法的高层建筑结构抗震性能优化方法，其特征在于，该优化方法包括如下步骤：步骤(1)：建立高层建筑结构模型，对高层建筑结构模型进行有限元计算分析，获得高层建筑结构的整体抗震性能指标和结构构件的截面尺寸，所述的结构构件包括梁构件、剪力墙构件和柱构件；步骤(2)：根据步骤(1)获得的高层建筑结构的整体抗震性能指标结果，选择位移角或位移比中的某一项抗震性能指标作为优化目标，并对结构构件进行分组，将同一标准层、同一方向、相同截面的梁构件或剪力墙构件或柱构件设置为一组；选择优化变量，其中，梁构件和柱构件支持截面宽度和高度同时变化，剪力墙构件支持截面长度和宽度同时变化，设置优化变量上限值取1.2倍的初始截面尺寸，下限值取0.8倍的初始截面尺寸，优化计算时，优化变量在设定的上下限范围内取值；步骤(3)：设置结构构件优化的约束条件和一个目标函数，其中，约束条件的性能指标包括地震作用下的层间位移角、位移比、刚度比、承载力比、周期比、剪重比和刚重比，设置约束条件对应的性能指标的限值；目标函数的性能指标包括地震作用下的层间位移角或位移比，设置目标函数的性能指标对应的限值；上述约束条件和目标函数的各个性能指标均包含0°和90°两个主方向供设置；步骤(4)：将优化变量形成变量组合矩阵，优化变量的组合数为k，其中k＝n+2，n为总优化变量数；步骤(5)：对每一个参与组合的变量修改变量值，进行结构抗震计算分析得到设计实验数据结果；步骤(6)：将得到的设计实验数据结果进行响应面拟合，得到结构构件的优化变量对目标函数的贡献度，即敏感系数，敏感系数的物理含义为优化变量每变化单位长度值导致目标函数的变化量，目标函数与敏感系数之间的关系用下式表示：式中：η为目标函数，为地震作用下的层间位移角或位移比，θi为第i优化变量，Ai为第i个优化变量对应的敏感系数，n为总优化变量数，A0为常量；步骤(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦柯，吴桂广，梁施铭，赖鸿立，童慧波，贾苏，陈剑佳，
申请(专利权)人：广东省建筑设计研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44