基于遗传算法的RC结构优化设计

结合我国现行的结构设计规范,对承受多工况荷载下的钢筋混凝土框架结构离散变量的优化设计问题,提出了基于遗传算法的优化算法。通过建立配筋模板数据库,将梁柱的计算配筋面积转换成最优的且满足规范和施工要求的实际配筋形式。在遗传算法中提出了自适应设计域技术,调整了遗传算法的搜索方向,提高了算法的效率。将上述优化算法在大型有限元软件ANSYS和建筑结构设计专用软件SATWE软

第3 6卷第 2期 21 00年 4月

四川建筑科学研究 S c u n B i i g S in e ih a ul n ce c d

基于遗传算法的 R C结构优化设计 李刚,海燕陆 (大连理工大学工程力学系,工业装备结构分析国家重点实验室,宁大连辽摘

’ 16 2 ) 10 3

要:结合我国现行的结构设计规范,承受多工况荷载下的钢筋混凝土框架结构离散变量的优化设计问题,出了基于对提

遗传算法的优化算法。通过建立配筋模板数据库,梁柱的计算配筋面积转换成最优的且满足规范和施工要求的实际配筋将形式。在遗传算法中提出了自适应设计域技术,调整了遗传算法的搜索方向,提高了算法的效率。将上述优化算法在大型有 限元软件 AN Y S S和建筑结构设计专用软件 S T A WE软件上进行了程序实现。对一个 3 O层的结构进行了优化设计,结果表明, 本文提出的方法是有效的和可操作的。 关键词:传算法;遗钢筋混凝土;数据库;优化设计 中图分类号: U 9 T 31文献标识码: A文章编号:0 8—13 (0 0 0 10 9 3 2 1 )2—0 1— 4 1 0

Op i u e i n o tm m d sg fRC t u t e u i g g n tc a g r t s r c ur sn e e i l o ihm L n LU i a IGa g. Hay n ( eat n f n ier gMehnc,tt K yL brtr o Src r nl i o d s i qim n, aa n esyo Dpr met g ei ca i Sa e aoao f t t a A a s fn uta E up e tD l nU i ri f oE n n s e y u ul ys I r l i v t T c nl y D i 16 2 C ia eh o g, aa o ln 03,hn ) 1

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d o h u r n i e e d sg o e . h pi d— mmn ri oc me td t i n w ih s t f s t e en r e n e al g, h c aii h f i se c n tan s r ltd t h s r s e i e ls a d r g lt n n d s o e, s a h e e y c n t c i g t e d t e s c n an n o sr i t eae o t e u e p cf d r e n e u ai s i e i c s i c iv d b o sr t h a a s t o t i ig i u o n g d u n d f r n v i b e ri o c me tb rd a t ri r— p c e a tr . d p ie f a il e in tc n q e i d v l p d t mp o e i ee t al l en r e n a ime e a p e s e i d p t n An a a t e sb e r go e h i u s e eo e o i rv f a a f n f e v t e e c e c f g n t g r h T e p o o e p i m e in me h d i a h e e n lr e s ae f i— l me t s f ANS n h f in y o e ei a o i m. h r p s d o t i cl t mu d s t o s c iv d i a g— c n t ee n ot g l i e YS a d

b i igs c r p c l e sf S T . ia y a pa t a f es er a t cue ( 0 s r ) i o t i d t i ut t h ul n t t a s e i i o A WE Fn l, rci r— a— l s tr 3一 o d u r u l az t l c l a m h w l r u ty s p m z o l s a te i e l re e e t e e sa d p a t ai ft e p o o e p i m e in me h d f c i n s n rc il t o rp s d o t v c y h mu d s t o . g Ke r s smu ae n ai g;en o c d c n r t; aa a e o t ld sg y wo d:i lt d a e l n n r if r e o c e e d tb s;pi ei ma n

0引言 遗传算法 ( eei A grh G是近几年发 G n t l i m, A) c ot

遗传算法对连续梁的优化设

计展开了深入的研究。 本文结合高层建筑结构的特点,钢筋混凝土对框架结构在多工况组合下结构离散变量优化设计问题,出基于遗传算法的 R提 C结构优化设计算法。

展起来的一种崭新的全局优化算法。16 92年,兰霍德 ( ol d教授首次提出了 G H ln ) a A算法的思想,借它 用了仿真生物遗传学和自然选择机理,过自然选通

1梁柱截面选配筋 在框架结构设计中,已知梁柱的截面尺寸及在荷载组合下控制截面的配筋面积,何选择最佳的如配筋形式是一项极其复杂的工作,果没有一种科如学的配筋方式,不能准确地体现设计规范的规定,将

择、传、遗变异等作用机制,现各个个体的适应性实 一

的提高,终得到最优解。近年来,传算法正在被最遗些学者用来处理工程中在强度约束条件下的

离散变量优化问题。Le等用遗传算法对钢筋混 e凝土平面框架结构进行了强度优化设计, h r s C al e等根据美国 AC规范用遗传算法对钢筋混凝土框 I架结构进行了优化设计,在他们的研究中,虑了规考范对梁柱配筋设计的具体要求。 G v drj等用 oi aa n

或即使体现了还可能会给设计人员增加许多繁杂的试算过程,其结果配筋不一定是最经济的,至是不甚

可行的。因此,有必要在结构进行优化设计前对构件的优化选筋,行深人系统的研究。通过对设计进 规范相关条款的深入领会,充分考虑到设计和施并

收稿日期:0 90 -0 2 0 -12作者简介:李刚 ( 96一),,教授,博士生导师,要从事建筑 16男主

工的可行性与方便性,合以往的设计经验,出了结提梁柱的配筋模板。由配筋模板建立配筋数据库;再由结构分析和配筋计算中得到的梁柱配筋面积,采用枚举法在配筋数据库中选择梁柱所有控制截面的

结构性能及抗震优化方面的研究。 基金项目:国家自然科学基金项目( 0 2 0 2;0 7 0 8; 14 10 5 5 8 2 )教育部新

世纪优秀人才资助计划 E—ma l L g n@ d u . d . n i ia g lte u a

基于遗传算法的RC结构优化设计

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