[发明专利]基于敏感系数法的高层建筑结构抗震性能优化方法

摘要

本发明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。

主权项

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：η=A0+Σi=1nAiθi---(4)]]>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)：根据公式4，基于敏感系数法来计算目标函数，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，从而确定高层建筑结构的抗震性能优化方向。