黃文佳

成都理工大學工程技術學院，四川 樂山 614000

1 遺傳算法的簡述

在很多的工程優(yōu)化中，常約束條件繁瑣，僅僅通過傳統優(yōu)化算法是難以解決的。進而許多學者基于自然界生物進化原則，提出了解決優(yōu)化問題有效的方法——遺傳算法。遺傳算法由教授Holland提出，它通過模擬物種進化，經選優(yōu)淘劣而產生的一種解決繁瑣優(yōu)化問題的任意搜索方式。遺傳算法主要以交叉、選擇、變異三個基本步驟為基礎，通過約束條件和目標函數的確定進行逐代尋優(yōu)，直到得出符合要求的種群為止，從而得到最優(yōu)化的解。其在解答優(yōu)化問題時，對目標函數的梯度信息不依賴，具有本質并行性的性質，且對達到阻尼器的優(yōu)化位置有效，因而在工程中得到廣泛使用。

2 阻尼器的優(yōu)化布置研究現狀

隨著地震的多發(fā)，減隔振技術已作為先進技術應用于各建筑結構中，其中附設阻尼器是其中的一種有效手段。但當結構樓層數的增加，抗震性能要求的提高，對阻尼器的優(yōu)化布置成為了一研究熱點。合理地布置阻尼器，優(yōu)化阻尼器的位置，可以有效提高抗震性能。目前，在建筑物中合理確定阻尼器的位置，常采用的方法為遺傳算法［1］。

陽光，黃真等人以平面桁架為例，基于遺傳算法對其結構中阻尼器的合理布置進行研究，得出其計算方法與程序的正確性，且給出了阻尼器合理位置的建議。

李宏男，曲激婷等人就阻尼器優(yōu)化布置提出了一種以遺傳算法為基礎的新型數學模型，在阻尼器的數目一定時，考慮到不同場地條件下，分別就速度型和位移型的阻尼器采取優(yōu)化布置，確定了多種系數組合下的加權系數的最優(yōu)組合。經對不同形式的阻尼器優(yōu)化位置的特點進行了對比分析，為實際工程中應用提供了參考價值。

楊貝貝等人主要將魚群算法和遺傳算法進行結合，以相對誤差和魯棒性作為優(yōu)化指標，形成一種改進的遺傳算法，通過兩個典型函數對改算法進行驗證。再把建筑結構中梁柱的最小造價費用作為目標函數，通過對約束條件與待優(yōu)化的變量的設定，創(chuàng)建梁柱的優(yōu)化模型，最后將優(yōu)化程序應用于一個五層鋼混框架結構，驗證了該算法的可行性，且對工程造價有所降低。

文獻［2］主要對鋼混框架結構進行阻尼器的優(yōu)化布置，以反應譜確定的目標函數為基礎，在阻尼器數目一定的情況下，利用 MATLAB遺傳算法與直接搜索工具箱對中高層建筑的阻尼器數量進行搜索，得出不同的目標函數下的地震響應情況，說明該方法在結構阻尼器的優(yōu)化布置中可行，便捷且效果良好。

文獻［3］主要利用編制目標函數程序實現的改進遺傳算法來對機庫柱間消能支撐裝置進行優(yōu)化布置，并通過設置不同的適應度函數來對機庫的抗震效能進行分析，得出改進遺傳算法對機庫減震位置優(yōu)化有效。

燕樂緯，陳洋洋等人依次提出了應用于高層建筑結構中基于相對適應度和數字序列編碼遺傳算法的阻尼器優(yōu)化布置的方法，前一種方法主要提出了改進的目標函數，確定了不同加權系數組合下的最優(yōu)解，后一種方法主要采用數字序列編碼，可解決各層安放阻尼器的數目不相同時的問題。這兩種方法可促進種群的進化，得到全局的最優(yōu)解，且通過算例得出了阻尼器的優(yōu)化布置方案。

文獻［4］主要利用MATLABS實現對ANSYS數據的處理，并以桁架結構為例，以滿足受力及位移條件的桿件重量進行優(yōu)化分析，驗證基于ANSYS的遺傳算法可行且效果良好。再對兩跨五層鋼混框架結構進行優(yōu)化，以截面尺寸及配筋作為設計變量、以總造價為目標函數，使用該方法與 FMINCON非線性耦合進行優(yōu)化分析。結果得出采用該算法進行優(yōu)化可節(jié)約造價、降低成本，且操作方便、應用范圍廣，具有較高的應用價值，對解決復雜工程技術問題提供條件。

3 阻尼器的優(yōu)化布置建議和展望

目前，基于遺傳算法的阻尼器優(yōu)化布置主要體現在以抗震性能的提高為基礎，而阻尼器的數量是一定的情況下。而本文根據已有研究提出以下建議與展望：

（1）為更好地把控建筑物在地震響應下影響，可將消能裝置的安裝方式和阻尼器位置之間關系納入到阻尼器優(yōu)化布置中，將其作為遺傳算法的尋優(yōu)目標。

（2）當前關于遺傳算法的研究主要體現在解決工程優(yōu)化時早熟等現象，而阻尼器的個數，即尼器數量未考慮到造價成本中，在同時保證成本和抗震性能的基礎上實現阻尼器的優(yōu)化，是遺傳算法改進的一方向。

（3）為了利用阻尼器的工程應用，提高建筑的抗震性能，應加強關于阻尼器的理論與規(guī)范的規(guī)定，并可把遺傳算法下阻尼器優(yōu)化研究與實實際工程相結合。

4 結論

阻尼器作為一種消能減震裝置，技術已較成熟。但其成本較高，為控制其成本，合理布置阻尼器是非常有必要的。采用遺傳算法可以有效的實現阻尼器的優(yōu)化布置，同時通過編碼、目標函數、適應度函數的確定實現遺傳算法的改進，不僅可以改進傳統遺傳算法不足，而且能實現阻尼器的優(yōu)化布置，在保證造價的同時，提高抗震性能，對工程實踐的應該提供的研究價值。