基于群体智能算法的玻璃幕墙风振可靠度分析

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改革开放以来,随着我国科技的不断进步和国民经济的飞速发展,超高、大跨玻璃幕墙不断被应用,幕墙支撑结构随之越来越柔,风致振动也越来越显著。超高、大跨玻璃幕墙遭到严重破坏的情形经常发生,给人们的生命财产安全造成了损失,因此其风振动力可靠性研究具有重要的理论及现实意义。与一般构件的可靠性分析方法有所不同,点支式玻璃幕墙的支撑体系形式复杂多样,在对其进行抗风可靠性分析时,功能函数很难用确定的函数式表达。本文尝试用改进蚁群算法和改进粒子群算法求解结构可靠度,以期为结构可靠性分析提供一种新的思路和方法。本文的主要工作如下:(1)介绍了结构可靠度分析的相关概念,分析了常用方法的优缺点。(2)对蚁群算法和粒子群算法进行相关的介绍。针对它们在问题求解中的不足,对它们进行改进:引入信息熵,实现蚁群算法的自适应调节;设置惯性权重,引入平滑函数,构造阈值函数,实现了粒子群算法解决约束优化问题的快速收敛。(3)分析了自然风特性,对现有的点支式玻璃幕墙结构支撑体系进行简化,建立了风振分析的等效模型。在模型建立的基础上,推导出点支式玻璃幕墙支撑结构在脉动风作用下响应的计算式,由此得到其风振系数简化算式。数值仿真计算验证了该方法的有效性。对两端固支和幕墙底部高度不为零的情况进行分析,对风振系数进行支承方式和底部高度的修正。最后得到的计算公式与现行荷载规范中风振系数的表达式在外形上基本一致,可方便的应用于实际设计,也可作为修订规范或规程的参考。(4)用蚁群算法的启发式信息,找出结构的关键失效路径,然后利用粒子群算法进行结构可靠指标的计算。利用上述方法,对某空间桁架支撑体系点支式玻璃幕墙风振可靠度进行分析,验证了方法的有效性。本文针对传统方法在求解点支式玻璃幕墙结构支撑体系可靠度上的不足,将改进蚁群与粒子群混合算法引入结构体系可靠度分析中,在求解效率与精度上都达到了较好的效果,对提高我国结构可靠性研究水平具有重要意义。
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