《工程结构与系统抗震优化设计的实用方法 基于最优设防烈度的抗震结构与系统的优化设计》

第一部分概论1

第一编 论工程优化1

第一章 论“工程软科学”1

1.1 问题的提出1

1.2 软科学与硬科学2

1.3 选择论与决定论3

1.4 工程理论的研究方向3

1.5 工程软科学与工程软设计5

2.1 工程项目全系统全寿命优化的概念7

第二章 论工程项目的“全系统全寿命优化”7

2.2 工程设计前的决策工作8

2.3 工程设计后的规划工作11

第一编参考文献13

第二部分单体结构的优化设计14

第二编 最优设防烈度的决策14

第三章 抗灾结构优化设计的特点14

3.1 抗灾结构优化设计的目标函数14

3.2 抗灾结构的二层次优化设计法16

3.3 抗灾结构的多级设防原则18

4.2 抗震结构的三级条件可靠度21

第四章 抗震结构最优设防烈度的决策21

4.1 解决问题的几个原则21

4.3 设防烈度为Id时结构遭受各级破坏的概率23

4.4 破坏概率的典型图表26

4.5 多级失效准则下的损失期望30

4.6 最优设防烈度I？的决策30

4.7 抗震结构三级可靠度的计算31

4.8 基于最优设防荷载的抗灾结构优化设计32

第二编参考文献32

5.1 关于设防烈度34

第五章 与抗震设计规范接轨34

第三编 与设计规范相结合的优化设计34

5.2 离散烈度的连续化36

5.3 按最优设防烈度进行优化设计的优越性37

5.4 抗震结构优化设计的步骤38

5.5 抗震结构优化设计的简化38

5.6 指定烈度下的二阶段最小造价设计39

第六章 筒中筒高层建筑的优化42

6.1 筒体结构的类型42

6.2 框筒结构的性能43

6.3 筒中筒结构的简化计算——等代筒体法45

6.4 指定烈度下筒中筒结构的最小造价设计51

6.5 筒中筒结构抗震优化设计54

第三编参考文献56

第四编 基于损伤性能的优化设计58

第七章 指定设防烈度下基于损伤性能的抗震设计方法58

7.1 引言58

7.2 抗震结构性能参数的选择与地震损伤模型59

7.3 剪切型结构地震损伤模型参数的简化计算方法65

7.4 地震损伤性能目标的确定71

7.5 基于损伤性能的抗震设计准则与方法73

7.6 小结80

第八章 基于最优设防烈度和损伤性能的进化智能优化设计82

8.1 引言82

8.2 基于最优设防烈度和损伤性能的优化设计的基本概念83

8.3 基于损伤性能的抗震结构最小造价设计的数学模型84

8.4 结构智能优化设计的概念88

8.5 遗传算法的基本原理91

8.6 抗震结构进化智能优化的实现98

8.7 基于最优设防烈度和损伤性能的抗震优化设计103

8.8 小结105

第四编参考文献106

第三部分工程系统的全局优化109

第五编 简单工程系统全局优化的直接解法109

第九章 简单工程系统109

9.1 串联工程系统109

9.2 并联工程系统110

9.3 复合的并串联系统112

9.4 表决系统(J中取i)113

9.5 系统的功能逻辑关系114

10.2 串联与并联工程系统116

第十章 简单工程系统中结构失效相关性的近似处理116

10.1 考虑结构失效相关的重要性116

10.3 条件关联系数117

10.4 条件关联系数的近似处理119

10.5 失效相关串联与并联系统的可靠度121

10.6 基于混合信息的条件概率123

第十一章 简单工程系统全局优化的直接解法126

11.1 工程系统的概念126

11.2 简单工程系统全局优化的概念126

11.3 简单工程系统的总造价和总损失期望127

11.5 结构集合的无约束优化129

11.4 简单工程系统全局优化的数学模型129

11.6 简单工程系统的全局优化130

11.7 简单工程系统投资的最优分配131

11.8 系统总可靠度约束下的全局优化132

11.9 全局优化的步骤133

11.10 回顾与小结135

第十二章 串联和并联工程系统的全局优化137

12.1 概述137

12.2 串联工程系统的全局优化137

12.3 并联工程系统的全局优化143

12.4 结语145

第十三章 简单复合工程系统的全局优化146

13.1 简单复合系统146

13.2 简单复合系统的数学模型146

13.3 简单复合系统的无约束优化149

13.4 简单复合系统的约束优化153

第十四章 表决系统的全局优化157

14.1 概述157

14.2 表决系统失效概率的计算方法157

14.3 k/N表决系统失效概率的计算步骤160

14.4 表决系统全局优化的目标函数162

14.5 表决系统全局优化的直接解法163

14.6 算例164

第五编参考文献170

第六编 网络工程系统的全局优化171

第十五章 图、网络与网络工程系统171

15.1 引言171

15.2 图论方法简介171

15.3 网络及网络系统176

15.4 土建网络工程系统177

15.5 网络工程系统的简化模型178

第十六章 网络工程系统的可靠性分析181

16.1 网络系统的可靠性181

16.2 复杂系统可靠性计算的简化182

16.3 系统的失效相关性186

16.4 单元重要度分析187

16.5 网络工程系统单元连通可靠度的简化计算190

16.6 不完全赋权网络可靠度的求解步骤192

16.7 失效相关性的简化处理193

16.8 地震环境下网络工程系统可靠度的简化计算198

17.1 网络工程系统全局优化的途径202

第十七章 网络工程系统全局优化的目标函数202

17.2 网络工程系统总造价203

17.3 网络工程系统的遇灾损失203

17.4 网络工程系统的损失期望204

17.5 全局优化的目标函数207

第十八章 网络工程系统的全局优化设计208

18.1 网络工程系统全局优化的数学模型208

18.2 网络工程系统的无约束全局优化209

18.3 网络工程系统投资的最优分配209

18.4 总投资限制下系统可靠度的优化分配210

18.5 复杂网络系统全局优化设计的简化211

18.6 实用正交设计法的应用213

第六编参考文献221

附录222

附录Ⅰ结构变量优化设计方法简介222

Ⅰ.1 关于结构优化222

Ⅰ.2 结构变量优化设计的基本概念223

Ⅰ.3 局部最优性条件225

Ⅰ.4 力学准则法228

Ⅰ.5 准则搜索法231

Ⅰ.6 直接搜索法234

Ⅰ.7 解析规划法236

Ⅰ.8 序列逼近法239

Ⅰ.9 特种规划法242

Ⅰ.10 模糊优化设计245

附录Ⅰ参考文献247

附录Ⅱ 回归分析248

Ⅱ.1 问题的性质248

Ⅱ.2 最小二乘法248

Ⅱ.3 线性回归249

Ⅱ.4 抛物线回归250

Ⅱ.5 较复杂的回归方程252

附录Ⅲ 第六章计算流程图256

附录Ⅳ 正交试验法简介259

Ⅳ.1 正交表与正交试验259

Ⅳ.2 试验方案的制定步骤与安排方法260

Ⅳ.3 常用正交表261

附录Ⅴ 不交型布尔代数简介265

Ⅴ.1 单元与集合265

Ⅴ.2 代数系统与集合代数265

Ⅴ.3 布尔函数266

Ⅴ.4 不交并与不交型布尔代数266

Ⅴ.5 不交型积之和定理266