[发明专利]一种预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法

权利要求书

1.一种预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，包括步骤：

创建预制无粘结预应力剪力墙系统；

利用遗传算法优化后张拉预制无粘结预应力剪力墙系统，以确定抗剪连接件耗能最大时，后张拉预应力筋面积的最小值。

2.根据权利要求1所述的预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，所述创建预制无粘结预应力剪力墙系统的步骤，具体包括：

获取墙体的尺寸、材料属性及侧向力和目标层间位移角；

根据所述墙体的尺寸、材料属性及侧向力和目标层间位移角等参数，设计预制无粘结预应力剪力墙结构。

3.根据权利要求1所述的预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，利用遗传算法优化后张拉预制无粘结预应力剪力墙系统，以确定抗剪连接件耗能最大时，后张拉预应力筋面积的最小值的步骤，具体包括：

运用遗传算法随机选取最佳值，创建预制无粘结预应力剪力墙结构的初始种群；

对预制无粘结预应力剪力墙结构的约束条件进行验证；

通过多次迭代选择使后张拉预应力筋面积最小并且抗剪连接件耗能最大时的二者最优组合。

4.根据权利要求3所述的预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，对所述预制无粘结预应力剪力墙结构系统的约束条件进行验证的步骤，具体包括：

确保所述预制无粘结预应力剪力墙结构系统的后张拉预应力筋不屈服；

确保所述预制无粘结预应力剪力墙结构系统的端墙板不能整体向上抬升；

确保所述预制无粘结预应力剪力墙结构系统实现残余变形为零；

确保所述预制无粘结预应力剪力墙结构系统的墙板实现摇摆而不能滑移；

确保所述预制无粘结预应力剪力墙结构系统的墙板的抗弯能力大于或等于设计值。

5.根据权利要求3所述的预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，确保后张拉预应力筋不屈服需要满足以下公式：

其中：

f_py为制定的预应力筋屈服力；

ψ_L为左外板预应力筋应力与混凝土抗压强度的应力比；

ψ_R为右外板预应力筋应力与混凝土抗压强度的应力比；

ψ_M为内板预应力筋应力与混凝土抗压强度的应力比；

f′_c＝混凝土的抗压强度；

η_L是在左外墙的预应力筋的应力比；

η_M是在内墙的预应力筋的应力比；

η_R是在右外墙的预应力筋的应力比。

6.根据权利要求4所述的预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，确保端墙板不能整体向上抬升需要满足以下公式：

其中：

ρ2是设计的参数；

Ω为混凝土抗压力；

f_p0是考虑预应力损失后预应力筋初始应力值；

f′_c＝混凝土的抗压强度；

ψ₀为f_p0和f′_c的比值。

7.根据权利要求4所述的预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，确保残余变形为零需要满足以下公式：

其中：

α_0，avg是所有墙板α₀的平均值；

α₀为压缩力在零点漂移时相对于墙板长度的部分的相对位置。

8.根据权利要求4所述的预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，确保墙板实现摇摆而不能滑移需要满足以下公式：

其中：

α_0，avg是所有墙板α₀的平均值；

是单墙的纵横比。

9.根据权利要求3所述的预制无粘结预应力剪力墙结构快速优化设计方法，其特征在于，满足所有优化约束条件，通过多次迭代选择使后张拉预应力筋面积最小并且抗剪连接件耗能最大时的二者最优组合的步骤，具体包括：

通过遗传算法的选择、突变函数、交叉和迁移算子迭代当前种群；

从迭代后的种群选择若干精英个体，将之放入下一代的迭代中；

当迭代次数满足终止条件时，停止判断，选择使后张拉预应力筋面积最小并且抗剪连接件耗能最大时的最佳组合。