基于改进序列线性规划法的空间桁架结构优化设计.pdf

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1、四川建筑科学研究第38卷第1期24SichuanBuildingScience2012年2月基于改进序列线性规划法的空间桁架结构优化设计赵国宝，朱杰江，杨骁(上海大学土木工程系，上海200~摘要：在空间桁架的优化设计中，仅把截面面积作为设计变量并不能得到结构的最优解。只有把桁架结构的截面面积和节点坐标作为设计变量，才能大幅降低结构重量及造价。空间桁架结构的优化设计多为复杂的非线性问题，序列线性规划法是解决非线性规划问题的典型算法O本文作者将改进的序列线性规划法结合SAP2000API功能，对空间桁架进行优化设计。数值结果

2、表明，改进的序列线性规划法具有良好的收敛性和稳定性，可以有效地进行空间桁架结构的形状优化设计。关键词：序列线性规划法；桁架优化；SAP2000；API中图分类号：TU375．5文献标识码：A文章编号：1008—1933(2012)01—024—04SpacetrussstructureoptimizationdesignbasedonimprovedsequentiallinearprogrammingmethodZHA0Guobao，ZHUJiejiang，YANGXiao(DepartmentofCivilEngin

3、eering，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)Abstract：Intheoptimizationofspacetrussdesign，ifthecross—sectionalareasaretheonlydesignvariables，wecannotgettheoptimalsolution．Onlythecross—sectionalareasoftrussstructureandnodecoordinatesaledesignvariablessimultaneou

4、sly，wecouldsignificantlyreducethestructuralweightandcost．Optimaldesignsofspacetrussstructurearemostlycomplexnon-linealproblems，sequentiallinealprogrammingmethodisthetypicalalgorithmstosolvenonlinearproblems．Thispaper，theimprovedsequentiallinearprogrammingmethodis

5、appliedtooptimizethedesignofspacetrussstructuresincombinationwithSAP2000APIfunctions．ThenumericalresultsshowthattheimprovedsequentiallinearprogrammingmethodhasgoodconvergenceandstabilityandCanefectivelycarryouttheshapeoptimizationdesignofspacetrussstructure．Keywo

6、rds：sequentialhnearprogrammingmethod；trussoptimization；SAP2000；AP1化问题的物理特征，聚焦于最优解处的已知或假设0引言的形态。但不同约束有不同的准则，故应用上局限钢结构以其材质均匀、抗震性能好、工业化程度性较大。遗传算法主要应用于组合优化和复杂非线高、施工速度快等优点，被大规模应用于大型公共建性的优化，但其迭代次数和计算工作量非常庞大。筑中。随着钢结构的应用越来越普及，如何对钢结序列线性规划法能够将复杂的非线性问题转化为简构进行优化设计，日益受到工程界的重视

7、。传统的单易解的线性问题求解，因此，序列线性规划法被广优化方法是在给定的结构形式、材料属性等前提下，泛地应用于管理、交通运输、工程设计等行业中。自对结构截面尺寸进行优化，这种优化方法存在着一从1960年L．schmit首次运用序列线性规划法求解定的局限性。本文将桁架结构的截面尺寸和坐标同弹性结构优化设计的数学模型以来，序列线性规划时作为设计变量对桁架结构的形状进行优化设计，法取得了较大进展J。本文将序列线性规划法做截面尺寸的优化会对节点坐标的变化产生影响。同了适当改进，从而大幅提高其运算效率和收敛速度。时，节点坐标的变化

8、又制约着截面尺寸的优化，只有并将改进的算法与SAP2000API功能相结合对空间将截面尺寸和节点坐标同时作为设计变量，才能使桁架结构的坐标和截面面积进行优化设计，优化效桁架结构优化设计更为合理有效。优化算法发展至果显著。今，已取得丰硕的成果，如力学准则法利用了结构优1优化原理收稿日期：2olo-o8—171．1序列线