• شماره ركورد
    31971
  • پديد آورنده

    صبا دعائي

  • عنوان
    پيش‌بيني پاسخ سازه‌اي قاب‌هاي ساختماني فولادي سه بعدي با استفاده از مدل‌سازي جايگزين
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران-سازه
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/07/15
  • استاد راهنما
    دكتر مجيد ايلچي قزاآن - دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    مهندسي عمران
  • چكيده
    امروزه با گسترش كاربرد‌ مدل‌سازي‌هاي جايگزين در ساير علوم و شبيه‌سازي توابع هدف پيچيده با سرعت بالا و دقت كافي، استفاده از اين مدل‌ها در روند طراحي سازه امري ضروري به نظر مي‌رسد. اگرچه مدل‌هاي جايگزين به ابزاري ضروري در طراحي و تحليل سيستم‌هاي سازه‌اي تبديل شده‌اند، اما طراحي بهينه سازه‌ها در دنياي واقعي مطابق با استانداردهاي طراحي مدرن يك كار پيچيده و از نظر محاسباتي بسيار گران است. در اين پژوهش براي نخستين بار يك مدل جايگزين با استفاده از الگوريتم يادگيري ماشين فعال پيشنهادي براي پيش‌بيني پاسخ سازه‌اي قاب‌هاي خمشي فولادي (جابه‌جايي نسبي طبقات ، جابه‌جايي آخرين طبقه و بيشينه نسبت تنش مقاطع) پيشنهاد شده‌است تا مهندسين را از فرآيند زمان‌بر و پيچيده تحليل و طراحي سازه بي‌نياز كند. هدف اصلي اين پژوهش معرفي بهترين مدل‌ جايگزين براي پيش‌بيني انواع پاسخ‌هاي سازه‌اي قاب خمشي سه‌بعدي فولادي براي فرآيند طراحي است. در اين مطالعه فرآيند نمونه‌گيري 2000 نمونه با روش ابر مكعب‌هاي لاتين گسسته براي قاب‌هاي 4، 8 و 12 طبقه انجام شده‌است. پس از فرآيند نمونه‌گيري 1000 نمونه براي ساخت مدل جايگزين XGBoost، CatBoost و RF با دو روش يادگيري ماشين فعال پيشنهادي و معمولي به كار گرفته شده‌است. نتايج حاكي از آن است كه به طور كلي مدل جانشين XGBoost در تركيب با الگوريتم يادگيري ماشين فعال پيشنهادي، بهترين كارآيي را نسبت به ساير روش‌ها دارد. استفاده از الگوريتم فعال پيشنهادي، علاوه بر بهبود نتايج، تعداد نمونه‌هاي مورد نياز را كاهش مي‌دهد. كاهش تعداد نمونه‌ها اين امكان را فراهم مي‌كند تا در پژوهش‌هاي آينده براي فرآيند نمونه‌گيري از ساير روش‌هاي دقيق‌تر و با بار محاسباتي بيشتر استفاده شود. در بررسي پارامترهاي ارزيابي مدل‌هاي جايگزين، R2 بيشتر از 0.85 براي بيشينه تنش مقاطع و بيشتر از 0.75 براي دو پاسخ ديگر نشان مي‌دهد كه مدل‌هاي جايگزين هم‌خواني خوبي از نظر واريانس با توابع هدف دارند. مقادير MAE و RMSE در مدل‌ها به گونه‌اي است كه هنوز براي جانشيني فرآيند طراحي سازه مناسب نيستند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/11/13
  • عنوان به انگليسي
    Predicting the Structural Response of 3D Steel Building Frames using Surrogate Modeling
  • تاريخ بهره برداري
    10/6/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    صبا دعائي

  • چكيده به لاتين
    Nowadays, with growing use of surrogate modeling in various fields and the ability to simulate complex objective functions with high speed and precision, the application of these models has become essential in structural design processes. Although surrogate models have become crucial tools for the design and analysis of structural systems, optimizing real-world structures based on modern design standards remains a complex and computationally expensive task. This research introduces, for the first time, a surrogate model using a proposed active machine learning algorithm to predict the structural responses of 3D Steel Building Frames (such as story drift, maximum roof displacement, and Demand/Capacity (D/C) ratio), aiming to eliminate the need for time-consuming and complex structural analysis and design processes for engineers. The main objective of this study is to introduce the most effective surrogate model for predicting various structural responses of 3D Steel Building Frames during the design process. A total of 2,000 samples were generated using the discrete Latin Hypercube method for 4-, 8-, and 12- story frames. After sampling, 1,000 samples were used to develop surrogate models with XGBoost, CatBoost, and RF, utilizing both the proposed active machine learning method and the conventional approach. The results indicate that the XGBoost surrogate model, in combination with the proposed active machine learning algorithm, generally outperforms other approaches. The use of the proposed active algorithm not only improves the model’s accuracy but also reduces the number of required samples. This reduction allows for the use of more accurate and computationally intensive sampling methods in future studies. The surrogate models eva‎luation reveals an R² of over 0.85 for the D/C ratio and over 0.75 for the other two responses, indicating a good alignment with the target functions. However, the MAE (Mean Absolute Error) and RMSE (Root Mean Square Error) values suggest that further improvements are needed before these models can fully replace traditional structural design processes.
  • كليدواژه هاي فارسي
    مدل‌سازي جايگزين , پيش‌بيني پاسخ قاب خمشي فولادي , يادگيري ماشين فعال
  • كليدواژه هاي لاتين
    Surrogate modeling , Prediction of 3D Steel Building Frame responses , Active machine learning
  • Author
    Saba Doaei
  • SuperVisor
    Dr. Majid Ilchi Ghazaan- Dr. Asghar Habibnejad korayem