鐘芬芳

[摘要]本文歸納了優(yōu)化設(shè)計在隔震結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵問題，討論了優(yōu)化設(shè)計在隔震結(jié)構(gòu)中和非隔震結(jié)構(gòu)兩種類型下的應(yīng)用影響因素、過程機(jī)理，在此基礎(chǔ)上，對隔震結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計背景下的研究提出了展望。

[關(guān)鍵詞]隔震結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；分災(zāi)設(shè)計；地震

目前關(guān)于隔震結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化設(shè)計的研究還相當(dāng)匱乏，Kelly和Inaudi對線性隔震結(jié)構(gòu)的最優(yōu)阻尼參數(shù)進(jìn)行了研究分析。Sinha和LiTM分別建立了橡膠支座調(diào)諧吸振器、滑移摩擦隔震結(jié)構(gòu)吸振器在地震激勵下的微分方程式。Park和Otsuka完成了隔震支座最優(yōu)屈服系數(shù)OYR的擬合公式。雖然隔震結(jié)構(gòu)在預(yù)防地震災(zāi)害方面有著相當(dāng)?shù)挠绊懀欢?，目前對隔震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理仍然處于基礎(chǔ)研究的水平，工程實(shí)際中的應(yīng)用也相對匱乏，因此，研究出能應(yīng)用于工程實(shí)際的優(yōu)化理論十分必要。

1隔震結(jié)構(gòu)與優(yōu)化設(shè)計

經(jīng)過大量理論及工程實(shí)例的研究，基礎(chǔ)隔震技術(shù)在結(jié)構(gòu)抗震方面是行之有效的。雖然隔震結(jié)構(gòu)對抗震減災(zāi)方面發(fā)揮著重大的作用，但是由于其前期的投入比一般的抗震結(jié)構(gòu)投入高，隔震結(jié)構(gòu)在生活中的應(yīng)用沒有達(dá)到普遍使用的程度。為了促進(jìn)隔震結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)生活中的大量應(yīng)用，降低隔震結(jié)構(gòu)的費(fèi)用，優(yōu)化隔震結(jié)構(gòu)的參數(shù)，成為了目前需要解決的首要問題。

優(yōu)化設(shè)計是在滿足設(shè)計要求的各項(xiàng)約束條件的前提下使目標(biāo)函數(shù)獲得最優(yōu)的最好方案。包括結(jié)構(gòu)的功能優(yōu)化設(shè)計、選型的優(yōu)化設(shè)計、設(shè)防水平?jīng)Q策的優(yōu)化設(shè)計和最優(yōu)設(shè)計水平條件下的最小造價方案設(shè)計四個層次的內(nèi)容。

從對結(jié)構(gòu)的影響程度而言，結(jié)構(gòu)的功能優(yōu)化和結(jié)構(gòu)的選型優(yōu)化雖然都相當(dāng)重要，但目前還沒有行之有效的方法，只停留在經(jīng)驗(yàn)階段，仍然需要大量長期的研究。

李忠獻(xiàn)提出得空間復(fù)模態(tài)時程分析法，對耗能器的參數(shù)及其分布進(jìn)行了優(yōu)化分析。周云對粘彈性耗能器的設(shè)置分布進(jìn)行優(yōu)化控制研究，提出5種不同的優(yōu)化設(shè)計方法。徐趙東將結(jié)構(gòu)層問位移作為控制函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。吳澤厚、周福霖運(yùn)用了復(fù)形法對耗能支撐框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)優(yōu)化。唐家祥、黃銘楓采用遺傳算法對粘彈性耗能器的分布位置進(jìn)行優(yōu)化。李正良對耗能減震結(jié)構(gòu)耗能器布置提出了一種分段優(yōu)化方法。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論在抗震設(shè)計中的研究日益深入，程耿東倡導(dǎo)將其應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計，隔震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計有益于工程師把握設(shè)計原則，提高設(shè)計質(zhì)量，利用有限資源，以避免出現(xiàn)“顧此失彼”的優(yōu)化設(shè)計。李建中、袁萬城等認(rèn)為在連續(xù)梁橋減、隔震優(yōu)化設(shè)計中采用優(yōu)化方法設(shè)計減、隔震支座是可行的，優(yōu)化設(shè)計的減震支座減震效果明顯。基震設(shè)計是符合“投資-效益”準(zhǔn)則的。

2結(jié)語

本文論述了隔震結(jié)構(gòu)的原理和特性，以及優(yōu)化設(shè)計在隔震結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，指出了優(yōu)化設(shè)計在“投資一效益”中的重要作用，以及在隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計時所應(yīng)遵循的設(shè)計水平準(zhǔn)則，為實(shí)際工程結(jié)構(gòu)體系在抗震方面的研究提供了理論依據(jù)和條件基礎(chǔ)。