钢支撑-混凝土框架结构优化研究

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1、第40卷第4期四川建筑科学研究2014年8月SichuanBuildingScience7钢支撑一混凝土框架结构优化研究朱杰江，戴李鹃，姜亮(上海大学土木工程系，上海200072)摘要：针对新版抗震规范GB50011—2010所提出的钢支撑一混凝土框架结构体系，本文采用一种两阶段优化方法对其进行优化研究，用VB和FORTRAN语言编写了相应的优化程序并结合工程算例对程序的优化效果进行了验证。两阶段优化方法以结构造价为目标函数，第一阶段是基于虚功原理、拉格朗日乘数法，以位移约束为约束条件的优化过程；第二阶段则是采用多级优化方法，以强度约束、施工构造约束等为约束条件的优化过程。该方法能够

2、以较快的优化速度解决钢支撑一混凝土框架结构的优化问题，具有较好的工程实用价值。关键词：钢支撑；混凝土框架；两阶段优化方法中图分类号：TU375．4文献标志码：A文章编号：1008—1933(2014)04—007—060ptimizationofconcreteframewithsteelbraceZHUJiejiang，DAILijuan，JIANGLiang(DepartmentofCivilEngineering，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)Abstract：Inthispaper，anewmethodoftwophasesw

3、asproposedtosolvetheoptimizationofconcreteframeswithsteelbrace，whichwaspresentedinthelatestChina'sseismiccode(GB5001l—-2010)．AprogramhasbeencompiledbyVBandFORTRANusingtwo-phaseoptimizationmethodtoSOlVetheoptimizationandwasprovedcorrectandeffective．Thetwo—phaseoptimizationmethodtakescostofstruct

4、ureasobjectivefunction．Inphase1，structureisoptimizedwithvirtualworkprinciple，LagrangeLawinconstraintconditionsofdisplacement．Inphase2，optimizationwasdoneusingmulti—leveloptimaldesignmethodinconstraintconditionsincludingstrength，constructionrequirements．Thismethodwasprovedeffectiveandeficientino

5、ptimizationofconcreteframeswithsteelbraceofdiferentheight，SOitwillhavegoodengineeringpracticability．Keywords：steelbrace；concreteframe；twophaseoptimizationmethod束与强度约束的优化设计，并对优化效果进行了检O引言验。我国新版抗震规范⋯中，提出了一种新的结构1研究现状布置形式：钢支撑一混凝土框架结构。这种结构形式是指在结构的某些部位适当添加支撑结构，形成带陆新征、江见鲸_3开展了利用人字支撑提高异钢支撑的钢筋混凝土框架结构，在不提

6、高结构重量、型柱框架结构抗扭性能的研究；Baldock．R和Shea．施工难度和强度的前提下，达到提高结构刚度和安K¨4根据遗传算法编写了对含支撑系统的钢框架结全性的目的J。构进行结构优化的程序；黄冀卓和王湛采用遗传对于钢支撑一混凝土框架结构这一新的结构体算法求解了包括钢桁架和框架结构的离散型结构拓系，在设计阶段如何做到确保结构安全、可靠的同扑优化问题；张鹏程、袁兴仁以增设方钢管对原时，尽可能的降低结构的造价，使得设计方案更加经有框架结构进行抗震加固，发现结构特征周期至少济、合理，成为一个亟待解决的课题。这就需要对钢减少46％；刘峰、谢灏斌、李丽娟提出了用“启发支撑一混凝土框架结构的

7、优化设计进行研究。式拓扑”或“拓扑变量离散化”处理变量的改进群搜本文基于虚功原理、拉格朗日法及多级优化的索优化方法以解决钢桁架结构拓扑优化设计问题；思想，采用VB语言与FORTRAN语言编写了优化黄冀卓和王湛基于遗传算法和渐进结构优化算程序，对钢支撑一混凝土框架结构进行了包括位移约法，通过引入拓扑变量并修改无效杆件的弹性模量对有支撑钢框架的离散型拓扑优化设计问题进行了收稿日期：2013~2-22研究。作者简介：朱杰江(1963一)，男，博士(后)，博士生导