[发明专利]一种索穹顶结构抗连续倒塌性能评价及优化方法

权利要求书

1.一种索穹顶拓扑结构抗连续倒塌性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对于待优化的索穹顶结构中的每一类构件，进行动力响应分析，获得移除该构件前后索穹顶结构在荷载作用下的位移向量；

(2)根据步骤(1)获得的每一类构件移除前后索穹顶结构在荷载作用下的位移向量，计算该索穹顶结构在荷载作用下位移响应量的变化率，作为所述构件的重要性指标；

(3)对所述待优化的索穹顶结构，计算所有类别构件的平均重要性指标，作为该索穹顶结构的抗连续倒塌性能评价指标；

(4)按照索穹顶结构的抗连续倒塌性能指标越大则所述索穹顶结构的抗连续倒塌性能越差的原则，评价所述索穹顶结构的抗连续倒塌能力。

2.如权利要求1所述的索穹顶拓扑结构抗连续倒塌性能评价方法，其特征在于，步骤(1)所述动力响应分析，采用全动力等效荷载瞬时卸载法进行分析，即：

用等效力代替构件所述构件，再卸载该等效力，记录等效力开始卸载时和在阻尼的情况下达到终态时的位移响应，获得荷载作用下所述构件移除前后索穹顶结构在荷载作用下的位移向量。

3.如权利要求1所述的索穹顶拓扑结构抗连续倒塌性能评价方法，其特征在于，步骤(2)所述构件的重要性指标按ρ_i照如下方法计算：

其中||||表示欧式范数，s₀、s_1i分别为构件i移除前后结构在荷载作用下的位移向量。ρ_i越小，表明移除某构件i后结构产生的位移响应越小，构件越不重要，反之越重要。

4.如权利要求1所述的索穹顶拓扑结构抗连续倒塌性能评价方法，其特征在于，步骤(3)所述索穹顶结构的抗连续倒塌性能指标，按照如下方法计算：

其中，为索穹顶结构的抗连续倒塌能力指标，n为索穹顶结构的构件类别总数。

5.一种基于抗连续倒塌性能的索穹顶拓扑结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取优化方案的预设的约束条件，根据所述约束条件，确定其拓扑结构优化变量和优化变量的搜索范围，获得拓扑结构优化空间；

S2、在步骤S1确定的拓扑结构优化空间内，确定优化变量的值，获得待评价的索穹顶结构；

S3、采用如权利要求1至4任意一项所述的索穹顶拓扑结构抗连续倒塌性能评价方法对步骤S2获得的待评价的索穹顶结构的抗连续倒塌性能进行量化评价；

S4、重复步骤S2、S3直至待评价的索穹顶结构的抗连续倒塌性能达到预设的优化条件，则将该索穹顶结构作为拓扑结构优化结果输出。

6.如权利要求5所述的基于抗连续倒塌性能的索穹顶拓扑结构优化方法，其特征在于，步骤S1所述预设的约束条件，包括索桁架榀数范围、结构拓扑形状冗余度范围等。

7.如权利要求5所述的基于抗连续倒塌性能的索穹顶拓扑结构优化方法，其特征在于，步骤S4所述预设的优化条件，包括：

索穹顶结构的抗连续倒塌能力指标最小；

索穹顶结构的抗连续倒塌能力指标减小程度超过预设阈值；

最近两次的待评价的索穹顶结构的抗连续倒塌能力指标差值小于预设阈值。

8.一种索穹顶拓扑结构抗连续倒塌性能的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、对于待优化的索穹顶结构，按照如权利要求5至7任意一项所述的基于抗连续倒塌性能的索穹顶拓扑结构优化方法进性索穹顶拓扑结构优化，获得优化后的索穹顶结构的结构拓扑形状；

B、对于步骤A获得优化后的索穹顶结构的结构拓扑形状，提取其单榀模型进行形状局部优化。