模拟退火索穹顶结构形体优化方法

在对国内外已建索穹顶结构施工成形方法进行总结的基础上,结合国内在这方面取得的研究成果,对传统的索穹顶施工成形方法进行比较分析,指出该类结构的施工成形方法仍有改进和创新的潜力。

传统的索穹顶结构形态分析几乎不考虑结构的受荷特性,而结构优化设计时对形态方面的考虑也很少。本文提出了将形态分析和结构优化设计结合起来的新型设计方法,即选取自应力模态组合系数、结构参数和结构的形状参数等为设计变量,以结构方面要求和经济性等为多目标函数,建立起多目标优化数学模型,采用遗传算法进行找形和优化的双重迭代求解。在优化过程中,利用多学科优化设计平台isight调用ansys有限元软件和编制的matlab找形程序。因这种新型优化设计方法能考虑自重和预期荷载对结构几何形态的影响,故可以保证设计结果满足结构优化和形态的双重要求。最后以geiger型索穹顶结构设计作为算例,表明新型设计方法不仅能使结构受荷之后仍满足建筑要求的几何形状,同时也能保证结构经济性能良好和得到受力性能合理的预应力分布。

索穹顶结构施工成形方法比较与分析

刚性网格索穹顶结构施工成型过程中,其下部预应力索杆体系的成型与上部刚性网格的安装是一项非常关键的技术。在对国内外已建索穹顶结构施工成型方法进行总结的基础上,并结合国内在这方面取得的研究成果,提出了一种改进的索穹顶结构施工成型方法:索穹顶塔架提升索杆累积安装张拉成型方法。该方法可明显减小预应力拉索的牵引距离和牵引力,方便了拉索和撑杆的安装就位,施工过程中的安全性更易保证。

对于弦支穹顶结构预应力施工模拟分析,提出一种新的分析方法。基于结构施工态构形建立节点力非线性平衡方程,基于矩阵微分理论和牛顿切线法概念得到结构非线性平衡方程的线性逼近式,通过引入结构边界约束条件得到结构可动节点坐标迭代公式。给出的方法将施工张拉力或卸载压力视为外力直接施加于施工结构上,不需要将施工张力等效为初应变或初温差。使用该方法可有效考虑结构非线性特性、不同批次张拉施工的相互作用和临时支撑卸载施工。对一大型弦支穹顶结构算例进行了预应力施工模拟分析,验证了该方法的有效性。

采用非线性有限元法建立了索穹顶逆向施工全过程分析方法,通过改变主动索和辅助索的索长来实现索穹顶的整体逆向提升。采用索杆梁模型模拟索穹顶,主动索和辅助索为2节点索单元,被动索为5节点索单元,桅杆为杆单元,中央环梁为梁单元。索长改变通过施加温度荷载实现,整个分析模拟了结构从理想平衡状态到中央环梁放至地面的施工全过程。采用该方法可使所有构件在地面组装完成后整体逆向提升,避免了边张拉、边安装,节省时间,同时避免了模拟分析过程拓扑的不断变化。

按常规方法绘制的水库调度图相对保守,难以达到可靠性与效益的优化组合,使得水库调度图还存在一定的优化空间。提出了一种优化常规调度图的新方法——混合模拟退火遗传算法,以实现水库调度图的计算机程序式自动优化修正。该方法综合了遗传算法的全局搜索能力和模拟退火算法的局部搜索能力,提高了计算精度,避免了手工修正调度图的随意性。通过在实际生产项目中的应用与检验,证明该方法对水电站水库调度图的优化确实可靠,在满足可靠性指标以及水库综合利用要求约束的条件下,取得了可观的经济效益,为水电站实现经济运行提供了一条可行途径。

回顾了全张力体系的概念以及索穹顶结构的发展历史,介绍了索穹顶结构的优缺点.以有限元分析理论为基础,采用五节点空间曲线索单元的非线性有限元法分析推导了索穹顶结构的非线性位移关系、几何关系、物理关系、本构关系以及平衡方程.最后结合模型和工程实际,提出索穹顶结构的张拉施工方法

弦支穹顶结构由于拉索的存在,其施工阶段的力学性能与其使用阶段不尽相同,其受力状态可能更为不利。通过系统研究弦支穹顶结构实际工程的施工工艺,提出包括施工顺序、预应力张拉施加方式、临时支撑系统和预应力张拉方式等4个关键施工参数,研究了弦支穹顶结构张拉环索受力机理,并根据此张拉机理和所提关键施工参数建立了有限元分析的时变模型,编制了相应的计算程序。算例分析表明,应用该计算模型和方法,可以对弦支穹顶结构的施工过程进行精确控制,具有较强的适用性。

索穹顶结构非线性有限元分析——索穹顶结构是大变形柔性组合结构,其受力分析属于几何非线性问题。本文采用二节点直线杆单元模拟受压杆,提出并采用新型二节点曲线索单元模拟受拉索,建立并求解了索穹顶结构混合有限元方程。通过若干算例的分析与比较,表明上述有限...

索穹顶结构风振响应分析——索穹顶结构属于大跨度空间柔性结构。因其具有质量轻、柔性大、阻尼小、自振频率比较低等特点,风荷载一般是结构设计的控制荷载。这类结构的一个显著特点是,索和膜不具有弯曲刚度,在外荷载的作用下结构变形比较明显,而且索穹项结构刚度...

无锡新区科技交流中心g区部分屋盖采用刚性圆形屋面空间索穹顶结构,该结构体系由上弦脊索、下弦斜索、环索、压杆、外环受压环及内环刚性拉力环构成,为肋环型索穹顶结构体系。索穹顶结构平面为圆形,屋面覆盖材料采用铝板和玻璃结合的刚性屋面,刚性屋面与下部索穹顶结构体系结合,是目前国内第一个空间索穹顶结构实例。施工方法可供类似工程参考。

大跨度空间钢结构因结构特点不同其施工技术也不同，本文就以张力索穹顶结构为例，阐述索穹顶结构创新施工技术，分析了索穹顶塔架提升索杆累积安装方法优点，通过索杆系静力平衡状态的非线性动力有限元法分析论证，证明施工的科学性，保证了结构的稳定性。

针对"大震不倒"的抗震设防目标,提出一种在强震作用下建筑结构的优化设计方法.依据"用相同的投资获最好的设计"的设计理念,建立以建筑结构最大的层间位移最小化作为优化目标,同时满足体积约束的优化数学模型.采用动力有限元分析模型和高效的显式动力分析方法对强烈地震波作用下的结构进行分析,获得最大的层间位移;采用改进的模拟退火算法求解优化数学模型,设计了一种产生可行解的状态发生器,由该状态发生器产生的新状态均满足所有的约束条件;在显式动力分析软件ansys/ls-dyna的基础上进行二次开发,实现了一个三维框架结构的抗震优化设计.数值算例表明,该方法能获得较高质量的解,具有现实的工程意义.

基于改进模拟退火算法的建筑结构抗震优化设计——针对“大震不倒”的抗震设防目标．提出一种在强震作用下建筑结构的优化设计方法．依据“用相同的投资获最好的设计”的设计理念，建立以建筑结构最大的层间位移最小化作为优化目标，同时满足体积约束的优化数学模...

索穹顶结构的找力分析方法不平衡力迭代法——索穹顶的刚度和承载能力都是通过施加预应力来获取的，预应力设计是对索穹顶进行任何其它分析的基础，所以它的找力分析（forcefinding）是一项很重要的工作。本文提出一种找力分析方法——不平衡力迭代法，它可以克...

索穹顶结构的预应力张拉施工成形过程分析一直是国内外学者研究的热点和难点.本文结合国外已有工程预应力张拉施工方法和国内相关研究成果介绍,以一跨度为122m的索穹顶结构为例,提出了包括逐圈斜索张拉法、仅外圈斜索张拉法、逐圈竖杆顶压法、仅外圈竖杆顶压法、逐圈环索张拉法、仅外圈环索张拉法、逐圈斜索原长安装法等七种预应力张拉施工方法,并采用动力松弛法对采用各种预应力张拉施工方法进行施工模拟全过程分析,为实际索穹顶结构工程的张拉施工提供理论依据和技术支持.

本篇文章开篇简要对刚性网格索穹顶结构的概念和施工特点作了介绍，在对其结构有了一定的了解之后，结合国内外已经建成的刚性网格索穹顶建筑，重点讨论了刚性索穹顶结构的施工成型方法，并针对现有施工技术的不足，提出相应的改进方法，以供相关人员参考。

在工程项目施工的过程中,由于刚性网格索穹顶结构自身的稳定性较强,而且可以很好满足大跨度工程项目建设施工的相关要求,因此得到了人们的广泛应用。首先对刚性网格索穹顶结构进行简要的介绍,其次讨论了刚性网格索穹顶施工成型的相关方法,以供参考。

简要介绍了sa算法的形成、优点、应用范围等基本情况,具体阐述了sa算法在岩土工程中应用的理论基础,结合具体实例探讨了sa算法在岩土工程相关学科中的应用及研究成果,并得出了有益的结论和提出相关建议,以指导实践。

工艺系统中需要加入新物流、现存的换热网络结构需要改动、换热网络有较大的能量回收潜力,这些都是换热网络需要进行改造的原因。本文基于非等温混合分级超结构,建立了换热网络优化改造的minlp数学模型,同时考虑了改造后的公用工程费用、新增换热器的费用、原有换热器新增面积的费用、新增动力设备的费用。将用于换热网络综合的分级超结构模型进行了简要的改进,增加了一些和现存设备相关的限制条件和二元变量。通过对现存换热网络进行分析,充分的利用原有的换热设备和换热网络结构,基于ga/sa算法求解可得到优化改造的换热网络结构。实际算例的计算结果和文献结果对比表明,本文得到的改造方案用较少的投资,实现了较多的公用工程节省,新增设备费用的静态投资回收期为0.53年,为换热网络改造提供了好的可行方案。

以洪家渡水电站为例,探讨了模拟退火粒子群算法(sapso)在水电站中长期优化调度中的应用方法及效果。结果表明:该算法可以求解具有复杂约束条件的非线性水库优化调度问题,并具备求解精度高、收敛速度快的优点,为解决水电站中长期优化调度问题提供了一种有效的方法。