复合迭代法在工程机械结构优化设计中的应用

一、引言工程结构优化设计的数学模型通常为下述形式,即求(?)。使W((?))→min (1)且G_p((?))≥0 Pe(?) (2)其中W((?))为设计约束(如结构的强度约束、曲屈稳定性约束、刚度约束及几何约束等),(?)为约束空间,(?)则为优化的设计变量。若将以上数模直接应用于实际的大型结构优化设计上,如起重机结构的优化设计,由于设计变量和约束条件的规模很大,必然要增加优化数模的复杂程度,使其变得难以处理。同时由于实际工程结构的优化设计往往以结构截面的几何     

多高层建筑钢结构实用优化方法研究

根据文献中位移准则优化算法。针对多高层建筑钢结构特点，给出了基于造价最低目标的风荷栽及地震作用下建筑钢结构位移准则优化算法公式；并提出了整体约束（层间位移限制）和局部约束（强度、稳定与挠度限制）相结合的实用综合优化算法策略；此算法不仅适用于多层钢框架结构，而且对于高层钢结构也有很好的收敛性，且在优化结果的同时满足了整体与局部约束，具有很好的直接实用性。     

周期与层间位移角双约束条件下超高层结构优化设计方法

基于地震作用下层间位移角和一阶周期对构件材料成本的敏感性系数计算公式的推导，提出了双约束条件下结构优化组合排序法。结合一两层平面框架算例，分别采用建议公式和等增量敏感性分析方法计算了设计约束对构件材料成本的敏感性系数，并进行了对比；以某超高层结构为研究对象，采用提出的计算公式和组合排序法对结构进行了敏感性分析和结构优化。结果表明：采用建议的计算公式和等增量敏感性分析方法得到的敏感性系数较吻合，说明建议公式具有较高的准确性；采用组合排序法进行双约束条件下的结构优化时，当控制每组构件材料成本变化量不超过10%时，设计约束对构件材料成本的敏感性系数可认为是不变量；在初始优化阶段，设计约束改变较慢，当不敏感构件组的构件优化完成后，主要改变较敏感构件组的构件，使设计约束加速收敛至限值；优化过程中出现了最大层间位移角所在楼层交替变化的情况，可采用比规范更加严格的限值来进行结构优化，从而保证实际的设计约束条件满足规范限值要求。     

混凝土斜拉桥施工控制中的优化问题研究

在混凝土斜拉桥施工控制中,结构体系不断变化,求解规模大,影响因素多,使得计算模型复杂。针对该问题,建立多目标、多约束的优化模型,并在目标函数中,增加了决策者的期望值,构造新的评价函数,利用凝聚函数优化方法求解该问题。传统的优化算法通过降维或者构造评价函数,减少目标函数个数,仍在原有约束条件下进行求解,凝聚函数法通过同时对多个目标和多个约束条件进行凝聚,将多目标、多约束问题转化为单目标、单约束优化问题,减小解题规模,该优化方法是对传统计算方法的补充,最后阐述了该方法在实际工程中的应用。     

BIM在河北奥体中心项目中的应用

河北奥体中心项目,建筑体量大、屋面为大跨度钢结构网架,结构形式复杂、机电管线繁多、设备机房狭小、碰撞问题较多,传统的设计方法在处理机电管线综合、机房优化、大跨度钢结构设计方面的缺陷和不足逐渐显现。BIM技术作为实现建筑业转型升级的新型技术,是解决复杂项目设计的有效工具。该项目在施工过程中应用BIM技术,实现了设计的三维可视化,在机电管线综合,设备机房综合排布,钢结构网架安装等方面对设计进行优化,减少返工率,缩短工期,提高了图纸和工程的质量。     

BIM技术在高层综合性酒店工程钢结构施工中的应用研究

将BIM技术方法和理念应用到郑州某高层综合性国际酒店项目钢结构工程的施工管理工作中,运用BIM技术进行钢结构碰撞检查、可视化交底、深化设计、节点优化、工程量统计、劲性混凝土结构优化等工作,极大地解决了项目钢结构工程的重难点问题,大大提高了钢结构施工效率,发挥了经济效益,保证了钢结构工程各项管理目标的实现。展望了BIM技术在本项目钢结构施工中的应用。积累了宝贵的BIM技术落地实施和钢结构施工管理经验,锻炼了BIM技术应用和管理人才。     

单次张拉预应力空间立体钢桁架的归并优化设计

基于拉索式空间预应力钢结构优化分析的计算方法，进一步得到了张拉预应力空间钢桁架归并优化计算模型．利用该模型可根据实际设计需要对索张拉空间预应力钢结构单元进行任意的归并优化．本文利用所建立的优化方法对工程中有应用前景的三角立体钢桁架结构进行了优化分析，并讨论了不同参数变化对优化结果的影响，同时结合相应非预应力结构的优化结果进行了对比分析。为工程应用提供了一定的参考依据．     

索承网壳结构的截面优化

根据索承网壳结构静力、稳定性分析特点,从适合索承网壳结构工程应用的角度出发,在考虑结构几何非线性基础上,提出用改进的离散变量两级优化方法来研究选定索力情况下的截面优化问题。该方法适用于同时具有应力约束、稳定性约束和位移约束的离散变量结构优化问题的计算。最后通过算例,验证该方法的正确性和有效性。     

单层多跨钢结构厂房结构加固优化设计

当前,单层多跨钢结构厂房结构吊车梁一般为独立式,支撑范围受限制,导致荷载比下降,为此,文中提出了对单层多跨钢结构厂房结构加固优化的设计与分析。根据当前的测试需求,了解工程概况,进行测量准备,确定设计条件,采用多层级方式打破支撑范围限制,设置钢吊车梁多层级,以此为基础,进行吊车梁与多跨钢柱定点连接,并进行厂房上部结构复核处理及加固验算,最终采用对拉螺栓锚固辅助的方式实现结构加固优化。测试结果表明,针对选定的6个测试节点,三个阶段测试最终得出的荷载比均可达到7.5以上,说明文中设计的厂房结构加固优化效果更佳,针对性高,具有实际应用价值。     

考虑动力特性约束的斜拉桥优化设计新方法

文章通过运用一阶优化计算方法并引入灵敏度分析,提出了带频率约束条件的斜拉桥优化设计方法,并以通用有限元软件ANSYS为平台,编制了相应的程序,实现了斜拉桥结构在频率、应力、变形等约束条件下的设计优化。通过舟山金塘门大桥工程实际算例,证明该方法适合工程应用。     

基于工程限值约束的结构拓扑优化设计分析

基于固体各向同性材料惩罚密度插值模型,建立近似支撑框架模型,以最大刚度为优化目标,以优化体积比及工程限值为约束条件,对支撑框架结构进行了优化。工程限值约束包括最大、最小尺寸约束,对称性约束以及顶点位移约束等。研究结果表明：当支撑框架中斜撑的斜交角度为39°~59°时,框架具有较好的抗侧刚度;当优化体积比为0.3时,优化后结构顶点位移较原设计域增加19%。引入工程限值约束条件能使拓扑优化后的结果有效应用于实际工程,优化后结构具有框架形态,无不易建造的细微结构,减少了低效材料分布,从而降低造价。     

BIM技术在工业钢结构建筑改造设计中的应用研究

以实际工程为背景,讨论基于BIM技术的工业钢结构建筑改造设计方法。通过对BIM技术应用于工业钢结构建筑改造设计的流程分析、钢结构改造设计的特点分析,对采用BIM技术在工业改造项目中的关键技术及解决方法进行了讨论。通过在工业改造建筑结构中对BIM技术的实际工程应用,体现了BIM技术在工业改造项目应用中的优势和在钢结构改造设计中的应用优越性。     

基于齿行法的钢结构塔优化设计

本文介绍了一个实用的钢结构塔优化设计系统。本系统首先建立了钢结构塔设计模型的通用原则 ,应用面向对象技术以描述钢结构塔的各种复杂体型 ,并以齿行法为优化算法 ,对钢结构塔进行优化设计。经过对算例的实际计算 ,证明本系统运行平稳迅速 ,得到了较为理想的结果。另外对不同的钢结构塔结构体系也进行了初步探讨。     

多级递阶工程系统全局优化抗震设计的混合法

多级递阶工程系统是由大型建筑工程项目的主要结构, 按照功能逻辑关系构成的多层次、树分支结构系列。在离散型决策变量、工程抗震优化设计背景下, 本文针对该系统结构分布特点, 提出全局优化计算的混合法。这一方法把耦合法与分解法的优点结合起来, 灵活地处理系统结构边界条件, 并使优化空间达到高度的降维, 对于大规模、分布复杂的多级递阶系统, 具有很高的优化计算效率。算例讨论了这一方法在决策大型建筑工程项目最优设防标准、最优造价和总投资最优分配方面的应用, 并同其它方法的结果作了比较。     

SGA3722矿用汽车变速器优化设计

根据SGA3722矿用汽车设计要求和特点,以齿轮模数、齿数、齿宽等24个参数为设计变量,以变速器中心距之和最小为优化目标函数,从中心距约束、模数限制、齿宽限制、小齿不发生根切限制、传动系最大传动比限制、变速器使用性能限制、齿面接触疲劳强度的可靠性约束、齿根弯曲疲劳强度的可靠性约束、齿轮间不干涉约束、齿轮与轴不干涉约束等10个方面创建58个约束条件,建立了变速器的优化设计数学模型.并利用MATLAB优化工具的fmincon函数编写了变速器的优化程序进行了快速优化设计,既简化了计算过程,又提高了设计的效率和可靠性.与原设计方案相比,优化设计后的变速器中心距之和比原设计减小6.069%,获得了良好的优化效果.     

基于等增量敏感性的高层建筑结构反向约束优化设计方法研究

以高层建筑结构为背景,提出了一种降级反向约束优化设计方法。降级反向约束优化设计方法根据工程设计习惯,按照整体、组件、构件、截面、构造的顺序逐级收紧设计约束条件,在每一轮设计中采用等增量敏感性分析方法,以最小的结构材料增量弥补本级冗余不足的设计准则,在满足规范安全性的同时,减少结构材料浪费。应用反向约束优化设计方法,对一个10层钢框架结构和一幢实际超高层钢结构进行了基于等增量敏感性的优化设计,并与正向约束优化设计方法的结果进行对比。研究结果表明,结构能够满足规范各项设计准则的要求,在充分满足安全性要求的同时,有效减少了结构材料用量,两个案例材料用料分别减少了14.2%和7.8%,且在优化过程中没有出现约束条件偏离限值的情况,提高了优化效率。     

汽车工厂涂装车间结构设计优化探讨

对于实际工程,要考虑结构的经济性、安全性、适用性,以及便于施工等条件,综合分析涂装车间的结构特性。从结构方案的选型、计算分析和施工图设计,每个环节都进行优化,追求涂装车间的综合指标达到最优效果。针对涂装车间的实际工程案例,在系统全面分析的基础上,选取了底部两层钢筋混凝土框架结构、三层钢结构的结构形式,取得了良好的使用效果。     

输电线路杆塔结构及基础系统可靠度的优化分配

输电线路结构系统可靠度在各子系统之间的合理分配,是输电线路结构系统可靠度研究的热点问题之一.根据某±800kV同塔双回路输电线路的工程实例,在对输电线路杆塔结构及基础可靠度进行计算分析的基础上,建立了输电线路杆塔结构、基础的成本与相应结构可靠度之间的函数关系;基于经济指标的约束条件,对输电线路杆塔结构及基础系统可靠度的优化分配进行了计算分析.结果表明,该工程在满足成本的约束条件下,杆塔结构和基础分配的可靠度可分别达到3.7和4.2以上,输电线路杆塔结构及基础系统可靠度可达到3.7以上,满足现行规范《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153-2008)规定的目标可靠度的要求.     

火灾环境下钢构件的静力稳定临界长度

根据弹性稳定理论原理研究了钢结构构件在火灾环境下的静力特性问题，导出了高温下杆件的静力稳定临界长度计算式．讨论了温度、长细比、构件截面形式、材料特性等因素对杆件静力稳定临界长度的影响，并给出了不同约束条件下构件的计算参数，探讨了在实际工程中如何减小结构失稳的问题，可为钢结构抗火设计提供参考。     

房屋建筑结构设计中优化技术的应用

结构设计是房屋建筑工程中的重要环节,设计方案的科学性、可行性,除了直接影响下一步的施工建设外,对今后房屋的使用功能、质量安全也会产生深刻的影响.随着现代人对房屋建筑使用需求和质量要求的不断提升,对于建筑结构设计的重视程度也相应地提升,通过尝试应用一些必要的优化技术,在安全性、经济性、实用性等各个方面达到统筹兼顾.首先概述了房屋建筑结构设计中应用优化技术的必要性;其次从选择设计变量、明确约束条件、设定优化程序方面,介绍了优化技术的应用步骤;最后结合某工程实例,对结构优化设计的实际应用和注意事项进行了简要分析.