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剪力墙结构开洞拓扑优化研究

作　者: 曾超
导　师: 曾珂
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 剪力墙开洞多目标优化拓扑优化渐进结构优化法(ESO)
分类号: TU973.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

剪力墙结构由于刚度大、侧移小，因此在住宅、办公楼、宾馆等结构中广泛应用。但实际工程中由于其墙体多、刚度大而导致结构地震反应较大，因而设计人员会对剪力墙开洞，但开洞的位置和大小难以人为确定。目前，国内对剪力墙结构开洞优化研究还较少。有关剪力墙优化问题研究大都集中于剪力墙数量（刚度）的优化，并未考虑剪力墙开洞如何优化，而其又是剪力墙设计中最重要和最棘手的。本文尝试用拓扑优化结合多目标优化法解决剪力墙结构开洞优化问题。主要工作如下：（1）结合模型实际情况，探究了剪力墙结构开洞拓扑优化的APDL实现，并提出了优化分析时需注意的问题及相应的优化设置。（2）分析了影响剪力墙结构开洞的多种因素，提出剪力墙结构开洞的优化模型，研究剪力墙结构开洞优化步骤。（3）引入剪力墙结构开洞优化性能指标PI，推导其公式并将其作为优化目标函数。（4）建立基于多目标优化的剪力墙开洞拓扑优化数学模型，根据优化步骤编制相应优化程序并对优化结构进行分析。通过本文研究表明，渐进结构优化法可以很好地用于剪力墙的结构开洞，而采用多目标优化可以充分考虑剪力墙开洞的多种因素影响，对高层结构设计具有较高的实用价值。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 剪力墙结构开洞优化研究现状  10-12
  1.3 问题的提出  12
  1.4 本文研究内容  12-15
2 剪力墙拓扑优化的理论分析  15-31
  2.1 引言  15
  2.2 结构拓扑优化设计  15-27
    2.2.1 结构优化设计基本概念  15-20
    2.2.2 结构优化设计的五个层次  20-24
    2.2.3 拓扑优化理论  24-27
  2.3 剪力墙开洞拓扑优化模型及算法  27-29
  2.4 本章小结  29-31
3 剪力墙结构开洞拓扑优化模型参数的多目标优化  31-41
  3.1 模型参数的多目标优化  31-35
  3.2 影响拓扑优化效率的相关问题及优化策略  35-36
  3.3 剪力墙结构开洞优化模型中的相关参数  36-37
  3.4 基于多目标优化的剪力墙开洞模型  37-39
  3.5 本章小结  39-41
4 剪力墙结构开洞拓扑优化程序设计及算例分析  41-57
  4.1 剪力墙结构开洞拓扑优化程序  41-44
    4.1.1 APDL简介  41
    4.1.2 优化基本思想  41-42
    4.1.3 优化步骤及流程  42-44
  4.2 剪力墙结构开洞实例分析  44-55
    4.2.1 单片剪力墙拓扑优化实例验证及分析  44-46
    4.2.2 单层剪力墙结构拓扑优化实例验证及分析  46-49
    4.2.3 高层剪力墙结构拓扑优化实例分析  49-55
  4.3 本章小结  55-57
5 结论与展望  57-59
  5.1 结论  57
  5.2 展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
附录 1 硕士研究生学习阶段发表论文  63-64
附录 2 论文相关程序  64-67

剪力墙结构开洞拓扑优化研究

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