基于改进猴群和蛙跳算法的玻璃幕墙风振可靠性分析

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最近几年,越来越多的高层建筑采用玻璃幕墙作为他们的外围护结构,玻璃幕墙具有美观新颖、构造简单、施工维护方便以及自重轻等优点。点支式玻璃幕墙因为其具有良好的通透性和灵活性、安全性高以及其在造型、制作工艺和环保节能等方面所具有的优势而受到人们的亲睐。但是,玻璃幕墙在大风、暴雨作用下的耐久性、安全性一直是一个突出问题,因而研究玻璃幕墙的风振可靠性分析具有重大意义。传统的可靠性研究方法虽然能求解结构的可靠度,但是其在求解的过程中会出现寻找关键失效路径困难、难以处理庞大的计算数据等问题,并且计算效率也比较低,为了解决这些问题,本文引入了群体智能算法里的猴群算法和蛙跳算法,然后引入自适应系数来改进猴群算法的爬步长和视野长度,从而避免猴群算法陷入局部最优;为了解决蛙跳算法后期收敛速度慢、容易陷入局部极值的问题,本文引入某种带有记忆能力的信息素对其进行改进,从而解决这一问题。最后,通过改进后的猴群算法来寻找玻璃幕墙结构的关键失效路径,并以此为基础,用改进后的蛙跳算法来求解结构的可靠指标。本文的主要工作如下:(1)介绍与结构可靠度分析有关的概念,分析其常用方法的优缺点;(2)对猴群算法和蛙跳算法进行相关的介绍。针对它们在问题求解中的不足,对它们进行改进;(3)分析常态风的一些基本特性,在简化点支式玻璃幕墙的支撑结构的基础上,建立风振分析的等效模型,对幕墙支撑结构在脉动风作用下进行风致响应分析,最后计算出其风振系数的简化公式;(4)用改进后的猴群算法,找出结构的关键失效路径,然后利用改进后的蛙跳算法进行结构可靠指标的计算。用以上分析的方法来求解点支式玻璃幕墙在风荷载作用下的可靠度,最后用实例验证了该方法是有效的。本文将改进猴群算法和蛙跳算法引入到求解点支式玻璃幕墙结构风振可靠度中,解决了传统方法在求解该问题时存在的不足,在求解效率与精度上都达到了较好的效果,对提高我国结构可靠性研究水平具有重要意义。
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