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专利号: 2025101822942
申请人: 南京富信节能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多目标优化的建筑结构设计方法,其特征在于,具体实现步骤如下:步骤1:利用数据输入模块,将建筑结构设计之初所需达到目标的参数以及实际的结构参数进行输入;

步骤2:利用对比评估模块,依次计算输出建筑结构的结构强度JQ、结构稳定指数JW、成本效益指数JC;

步骤3:基于结构强度JQ、结构稳定指数JW和成本效益指数JC,首先对成本效益指数JC进行对比评估,若结果显示不佳,则再对结构强度JQ和结构稳定指数JW进行对比评估,并根据对比评估的结果,对建筑结构的设计进行强度、稳定以及成本方面的调整;

步骤4:根据调整结果,并利用迭代控制模块控制整个设计过程的迭代,直至设计满足设计之初所需达到的所有目标;

其中,所述建筑结构设计之初所需达到目标的参数包括参考自振周期T0、参考频率f0、参考成本效益指数JC0、参考结构稳定指数JW0、参考结构强度JQ0,所述实际的结构参数包括有材料重量系数ZC、横截面积HM、剪切力QL、梁长L、动载系数D、高度H、扭矩NJ、最大扭矩NJmax、截面惯性矩I、材料成本CB1、劳动力成本CB2、环境成本HC;

所述对比评估模块包括结构承载性能单元,分析结构稳定性单元以及评估建筑结构成本效益单元;

所述结构承载性能单元的计算公式如下:;

其中:

JQ为结构强度;

ZC为材料重量系数,ZC反映材料密度和强度的综合效应;

HM为横截面积,HM反映结构构件的横截面大小;

QL为剪切力,QL反映作用在结构上水平剪切的力;

L为梁长,L反映结构构件的长度;

D为动载系数,D反映动态载荷对结构的影响;

H为高度,H反映结构的高度以及楼层数;

所述分析结构稳定性单元的计算公式如下:;

其中:

JW为结构稳定指数;

QZL为理论屈曲下梁长,QZL反映结构在理论上发生屈曲时的长度;

NJ为扭矩,NJ反映作用在结构上的扭转力矩;

NJmax为最大扭矩;

I为截面惯性矩;

所述评估建筑结构成本效益单元的计算公式如下:;

其中:

JC为成本效益指数;

HC为环境成本;

CB1为材料成本,CB2为劳动力成本;

基于所述成本效益指数JC的优化调整如下:首先,在设计之初会根据设计需求以及设计所需达到的各参数设定参考成本效益指数JC0、参考结构稳定指数JW0、参考结构强度JQ0;

若JC>JC0,则代表成本效益表现良好,无需观察结构强度JQ和结构稳定指数JW;

若JC

基于所述成本效益指数JC反映成本效益表现不佳,而对结构强度JQ和结构稳定指数JW的分析如下:若JQ>JQ0,则代表结构强度满足要求,对结构稳定指数JW进行分析优化;

若JQ

若JW>JW0,则代表结构稳定性满足要求,对结构强度JQ进行分析优化;

若JW

此外,若JQ>JQ0且JW>JW0,则针对结构的成本进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种基于多目标优化的建筑结构设计方法,其特征在于,所述数据输入模块所使用的设备包括输入设备;

所述对比评估模块所使用的设备包括计算机、存储设备;

所述迭代控制模块所使用的设备包括项目管理软件、自动化测试工具。

3.根据权利要求2所述的一种基于多目标优化的建筑结构设计方法,其特征在于:所述材料重量系数ZC的计算公式如下:ZC=a×m+b×E+QFQ×c;

m为材料密度;

E为弹性模量;

QFQ为屈服强度;

a、b和c均为通过设计之初的实验数据拟合得出的系数,且a+b+c=1;

所述剪切力QL在计算时,以梁的左端为原点,向右为正方向建立x轴,设截面位置为x,具体的计算公式如下:若x

若x>L/2,则QL=P×((L‑x)/L);

P为梁的左端的集中荷载;

x具体为截面位置到梁左端的距离;

所述动载系数D的计算公式如下:n m

D=a1×(T/T0) +a2×(f/f0) ;

T为自振周期,T0为参考自振周期;

f为频率,f0为参考频率;

参考自振周期T0和参考频率f0均为设计之初所需达到的预设参数;

a1和a2均为通过设计之初的实验数据拟合得出的系数,且a1+a2=1;

n和m具体为指数项。

4.根据权利要求3所述的一种基于多目标优化的建筑结构设计方法,其特征在于:所述环境成本HC的计算公式如下:HC=Cs+Cy+Cu+Cf‑Ch;

Cs为生产时产生污染成本;

Cy为运输时产生污染成本;

Cu为使用时产生污染成本;

Cf为废弃时产生污染成本;

Ch为回收时污染成本减少量;

其中,生产时产生污染成本Cs、运输时产生污染成本Cy、使用时产生污染成本Cu和废弃时产生污染成本Cf反映材料在生产、运输、使用和废弃处理过程中产生的环境成本,而回收时污染成本减少量Ch则反映通过回收以及再利用措施减少的环境成本。