體育館結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、大跨度空間結(jié)構(gòu)的建造是一個(gè)國(guó)家建筑科技水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，它廣泛應(yīng)用在各種大型體育場(chǎng)館、劇院、會(huì)議展覽中心、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓等重要的標(biāo)志性建筑。這類建筑的使用期較長(zhǎng)，若在正常服役期間出現(xiàn)安全問題，會(huì)造成巨大的人民生命和財(cái)產(chǎn)損失，極端情況下引發(fā)災(zāi)難性的后果，因此急需采用有效的方法對(duì)大跨度空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，保證結(jié)構(gòu)在施工及正常使用階段的安全性能。重大工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的熱點(diǎn)問題。依托西寧市海湖新區(qū)體育館健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，基于一種

2、智能優(yōu)化算法—改進(jìn)粒子群算法，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用不同的適應(yīng)度函數(shù)，分別對(duì)應(yīng)變傳感器及加速度傳感器的位置進(jìn)行優(yōu)化，以期為大跨度空間結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立提供參考。
　　首先介紹了傳感器優(yōu)化布置準(zhǔn)則和四種典型傳感器優(yōu)化布置方法，其中基于隨機(jī)類算法的傳感器優(yōu)化布置方法具有群體搜索機(jī)制，搜索效率較高且穩(wěn)定，在空間結(jié)構(gòu)傳感器布置問題的研究中得到較大的發(fā)展;接著通過算法對(duì)比，重點(diǎn)介紹了一種較為先進(jìn)的隨機(jī)類算法—改進(jìn)粒子群算法，通過模擬鳥群覓食

3、過程中的遷徙和聚集實(shí)現(xiàn)尋優(yōu);然后，基于能量的傳感器布置理論準(zhǔn)則，利用Matlab10.0編制了利用改進(jìn)粒子群算法的傳感器優(yōu)化布置通用程序，介紹了程序的核心代碼，該程序可以根據(jù)模態(tài)振型信息，確定出空間結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)變傳感器和加速度傳感器的最優(yōu)布置位置;最后，將程序應(yīng)用于體育館健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，得出以下結(jié)論:
　　(1)基于改進(jìn)粒子群算法的空間結(jié)構(gòu)傳感器優(yōu)化布置方法，簡(jiǎn)單、易行、且穩(wěn)定、收斂速度快，具有一定的可行性;(2)傳感器的

4、布置位置具有對(duì)稱性，由于體育館屬于雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，本身結(jié)構(gòu)形式以及荷載布置等都具有對(duì)稱性，因而所獲得的傳感器最優(yōu)布置也具有一定的對(duì)稱性，一定程度地驗(yàn)證了方法的合理性;(3)傳感器的布置位置具有繼承性，即考慮的振型階數(shù)不變的情況下，數(shù)目較多的傳感器布置位置包含較少的傳感器布置位置，進(jìn)一步驗(yàn)證了方法的正確性;(4)所獲得的應(yīng)變傳感器及加速度傳感器的最優(yōu)布置位置基本反映了結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力特征，驗(yàn)證了方法的有效性;(5)與傳統(tǒng)粒子群算法相比，改進(jìn)