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随着人民安全意识的增强和生活水平的提高,应用隔震技术的建筑越来越多,但隔震结构设计以时程分析为主,当上部结构复杂且支座个数较多时,已有的商用软件在非线性时程分析时运算速度较慢,且隔震支座布置还需要多次试错才能确定,极大地影响了设计效率和设计质量。因此,本文以OpenSees为平台,利用GPU高性能计算方法,实现基于高性能GPU计算的隔震结构动力分析和隔震结构设计。本文的主要研究内容及结论如下:(1)选取目前较为常用的两种非线性时程分析方法—快速非线性分析法(FNA法)与直接积分法,对比了两种算法的计算精度和计算速度。以一个典型的多层隔震结构为例进行计算,结果发现:非线性时程分析的精确求解方法为直接积分法,但计算速度较慢,不便于实际设计求解,FNA法计算速度快,但若选取的Ritz模态数量不足,FNA法求得的结果有较大误差。说明基于单一的CPU平台的计算软件,无法提高计算效率的同时保证计算精度,进一步选择适合的CPU/GPU隔震结构设计平台。(2)为了提高隔震结构动力分析的计算速度,选用有限元软件OpenSees作为GPU加速计算平台,使用CUDA异构CPU与GPU协同计算的平台,搭建了OpenSees的GPU加速环境,描述了CPU与GPU间如何进行数据交互完成线性方程组的加速求解。由于OpenSees模型以Tcl脚本方式创建,为了方便设计人员使用,本文给出了ETABS模型转化为Tcl脚本文件的方法流程及注意事项。以工程实例测试,结果表明所搭建的基于GPU的稀疏矩阵求解器计算结果的可靠性,并且使用直接积分法时,相对于ETABS软件,OpenSees的隔震结构分析使用GPU加速可节省近一半的时间。(3)为提高隔震结构的设计效率并保证支座布置方案的质量。介绍了基于高性能计算隔震结构设计的实现流程,使用两阶段的优化方法对隔震结构进行支座方案的布置。分别建立了每一阶段的优化模型,第一阶段优化联合了多种群遗传算法与基于GPU加速的OpenSees有限元软件,第二阶段优化使用前一阶段的分析结果,进行线性规划给出实际的支座方案布置。(4)选取一个实际的隔震结构,通过本文的基于高性能计算的隔震结构设计方法,给出优化后的支座布置方案,再与原传统方法布置的方案比较隔震效果,除在减震效果、经济性上更好外,新支座布置方法在精度与求解效率方面更有保证。