参数化技术在超高层结构设计中的应用
摘要：超高层结构设计中指标往往具有相关性，通过手动调整计算模型以实现结构设计的合理性和经济性效率较低。通过Grasshopper软件平台二次开发，编制了超高层结构参数化建模模块，通过OAPI接口调用ETABS进行结构自动化分析设计，并采用遗传算法实现了专项优化设计。针对采用基本遗传算法进行结构体量大、变量多、约束条件复杂的参数化设计时计算耗时长的特点，采取多项措施对算法进行了改进，有效提高了优化效率和稳定性。以结构质量为优化目标，将框架柱与剪力墙截面尺寸作为主要设计参数对某超高层结构进行参数化设计。结果表明，优化后的超高层结构在罕遇地震作用下具有良好的抗震性能，且结构总质量明显降低，优化效果显著，验证了本文参数化技术的可行性与可靠性。
关键词：参数化技术；超高层结构；Grasshopper软件；改进遗传算法；动力弹塑性分析
尊敬的用户，本篇文章需要2元，点击支付交费后阅读
限时优惠福利：领取VIP会员
全年期刊、VIP视频免费!
全年期刊、VIP视频免费!
参考文献[1] 徐培福，傅学怡，王翠坤，等.复杂高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
[2] 王美伦.参数化设计在复杂形态建筑结构设计中的应用[D].北京：北京建筑大学，2016.
[3] 刘凯，陈翔，颜涛.基于Grasshopper参数化设计的异形空间网架结构建模新方法及结构比选[J].建筑结构，2018,48(21):81-83.
[4] 何铭基，吴轶，黄泰赟，等.基于Grasshopper的空间网格结构快速建模程序编制与应用[J].建筑结构，2018,48(11):78-83.
[5] 高鸣，燕东强，张建亮，等.参数化建模在空间网格结构中的应用[J].建筑结构，2013,43(17):149-151.
[6] 刘宜丰，李秋稷，刑银行，等.基于GH及Sap2000的超高层结构参数化建模及一体化分析程序的二次开发与应用[J].建筑结构，2021,51(S2):212-216.
[7] 张海静.基于ETABS OAPI的二次开发技术[J].科技风，2014(3):38,40.
[8] 陈永兵.遗传算法及其在结构工程优化中的应用研究[D].西安：西北工业大学，2001.
[9] 王子龙，任文杰.基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计研究[J].世界地震工程，2021,37(2):123-131.
[10] 皇甫尚乾，徐安.改进罚函数分级遗传算法及其在桁架结构优化设计中的应用[J].广州大学学报(自然科学版),2017,16(5):33-39.
[11] LEMONGE A C C,BARBOSA H J C.An adaptive penalty scheme for genetic algorithms in structural optimization [J].International Journal for Numerical Methods in Engineering,2004,59(5):703-736.
[12] 罗凤鸣，吕方林，侯宗琰.基于精英保留策略与爆炸算子的改进遗传算法[J].西华大学学报(自然科学版),2018,37(3):83-88.
[13] 胡云昌，骆寒冰，徐慧，等.求解多峰性函数全局最优解的进化算法及其应用研究[J].中国造船，1998(3):84-95.
[14] 建筑结构抗震性能化设计标准：T/CECA 20024—2022[S].北京：中国建材工业出版社，2022.
[2] 王美伦.参数化设计在复杂形态建筑结构设计中的应用[D].北京：北京建筑大学，2016.
[3] 刘凯，陈翔，颜涛.基于Grasshopper参数化设计的异形空间网架结构建模新方法及结构比选[J].建筑结构，2018,48(21):81-83.
[4] 何铭基，吴轶，黄泰赟，等.基于Grasshopper的空间网格结构快速建模程序编制与应用[J].建筑结构，2018,48(11):78-83.
[5] 高鸣，燕东强，张建亮，等.参数化建模在空间网格结构中的应用[J].建筑结构，2013,43(17):149-151.
[6] 刘宜丰，李秋稷，刑银行，等.基于GH及Sap2000的超高层结构参数化建模及一体化分析程序的二次开发与应用[J].建筑结构，2021,51(S2):212-216.
[7] 张海静.基于ETABS OAPI的二次开发技术[J].科技风，2014(3):38,40.
[8] 陈永兵.遗传算法及其在结构工程优化中的应用研究[D].西安：西北工业大学，2001.
[9] 王子龙，任文杰.基于遗传算法的粘滞阻尼器减震结构优化设计研究[J].世界地震工程，2021,37(2):123-131.
[10] 皇甫尚乾，徐安.改进罚函数分级遗传算法及其在桁架结构优化设计中的应用[J].广州大学学报(自然科学版),2017,16(5):33-39.
[11] LEMONGE A C C,BARBOSA H J C.An adaptive penalty scheme for genetic algorithms in structural optimization [J].International Journal for Numerical Methods in Engineering,2004,59(5):703-736.
[12] 罗凤鸣，吕方林，侯宗琰.基于精英保留策略与爆炸算子的改进遗传算法[J].西华大学学报(自然科学版),2018,37(3):83-88.
[13] 胡云昌，骆寒冰，徐慧，等.求解多峰性函数全局最优解的进化算法及其应用研究[J].中国造船，1998(3):84-95.
[14] 建筑结构抗震性能化设计标准：T/CECA 20024—2022[S].北京：中国建材工业出版社，2022.
Application of parametric technology in the design of super high-rise structures
Abstract: The indexes in the design of super high-rise structures are generally relevant. It is inefficient to manually adjust structural calculation models to realize the rationality and economy of structural design. Based on the secondary development of Grasshopper software platform, a parametric modeling module for super high-rise structures was established, in which ETABS was called through the OAPI interface for automatic structural analysis and design, and a genetic algorithm was used to realize the special optimization design. Considering the characteristic of long time-consuming calculation in the design of parametric structures with large volume, many variables and complex constraints using the basic genetic algorithm, a number of measures were taken to improve the algorithm, which effectively improves the optimization efficiency and stability. Taking structural mass as the optimization objective, a super high-rise structure was parametrically designed regarding section sizes of frames column and shear walls as the primary design parameters. The results show that the optimized super high-rise structure has good seismic performance under rare earthquake, the total mass of the structure is obviously reduced, and the optimization effect is remarkable, which verifies the feasibility and reliability of the parameterization technology in this paper.
Keywords: parametric technology; super high-rise structure; Grasshopper software; improved genetic algorithm; dynamic elastic-plastic analysis
486
0
0