[发明专利]一种带结构鲁棒性约束的多因素索穹顶结构质量优化方法

权利要求书

1.一种带结构鲁棒性约束的多因素索穹顶结构质量优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据索穹顶质量要求的质量上限设计初始模型；

(2)对于步骤(1)中获取的初始模型，根据所述初始模型包括索穹顶结构榀数、结构环索圈数、结构矢跨比、荷载分布形式、单榀形状特征、各类别杆件参数，评价初始模型的结构鲁棒性，并将初始模型的结构鲁棒性作为优化约束条件，即优化约束条件为：优化后的模型其结构鲁棒性不低于初始模型的结构鲁棒性；

(3)选择单榀形状特征和各类别杆件的横截面积作为优化参数，根据步骤(1)中获取的初始模型单榀形状特征值和各类杆件横截面积，确定各优化参数的搜索空间，使得当各类杆件横截面积的为其搜索空间下限A_min时，在承受常规荷载和干扰荷载共同作用下杆件应力不超过其材料屈服强度为下限；

(4)采用全局优化算法，在步骤(3)确定的各优化参数的搜索空间内，以结构鲁棒性不低于初始模型的结构鲁棒性为约束条件，以索穹顶结构质量最小化为搜索目标，搜索优化后索穹顶结构的各优化参数，获得优化后索穹顶结构的单榀形状特征和具有该单榀形状的索穹顶结构的各杆件横截面积；

(5)将步骤(4)获取的优化后索穹顶结构的单榀形状特征和具有该单榀形状的索穹顶结构的各杆件横截面积，代入初始模型中获得优化后的索穹顶结构模型。

2.如权利要求1所述的带结构鲁棒性约束的多因素索穹顶结构质量优化方法，其特征在于，步骤(1)所述初始模型包括索穹顶结构榀数、结构环索圈数、结构矢跨比、荷载分布形式、单榀形状特征、各类别杆件参数。

3.如权利要求2所述的带结构鲁棒性约束的多因素索穹顶结构质量优化方法，其特征在于，所述单榀形状特征，包括：环索半径，指单榀剖面模型中各环索的半径大小；撑杆顶部节点标高，指撑杆顶部节点与支座节点之间的高度差异；撑杆长度，指撑杆顶部节点与底部节点之间撑杆长度。

4.如权利要求2所述的带结构鲁棒性约束的多因素索穹顶结构质量优化方法，其特征在于，所述杆件参数，包括杆件规格、横截面积、弹性模量、初始预应力；所述初始预应力可利用奇异值分解法求得。

5.如权利要求1所述的带结构鲁棒性约束的多因素索穹顶结构质量优化方法，其特征在于，所述评价初始模型的结构鲁棒性，具体为：计算初始模型的结构鲁棒性指标，所述结构鲁棒性指标是基于H_∞理论的用于表征结构鲁棒性指标，指使输入干扰到输出响应的系统传递函数G_wΔy(s)的H_∞范数极小，当结构鲁棒性指标越小时结构鲁棒性越好。