شماره ركورد
34290
پديد آورنده
سجاد منصوري
عنوان
بهينه سازي ديوار برشي فولادي با استفاده از الگوريتم هاي فراكاوشي و شبكه عصبي
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
زلزله
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/7/15
استاد راهنما
دكتر كاوه
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
عمران
چكيده
ديوارهاي برشي فولادي، به عنوان يكي از سيستمهاي كارآمد در مقاومت لرزهاي ساختمانها، اغلب با چالشهايي مانند پيچيدگي محاسباتي در طراحي بهينه مواجه هستند. اين پژوهش با هدف كمينهسازي وزن اين ديوارها، ضمن رعايت ضوابط آييننامهاي، يك رويكرد تركيبي را معرفي ميكند كه در آن از شبكههاي عصبي مصنوعي به عنوان مدل جانشين براي تقريب پاسخهاي سازهاي استفاده شده است. ابتدا، با بهرهگيري از اپنسيس پاي و تكنيك نمونهبرداري مكعب لاتين، مجموعهاي شامل 40,000 داده توليد گرديد كه وروديهايي نظير ضخامت ورقها و مقاطع تيرها و ستونها را با خروجيهايي مانند دريفت طبقات، ميانگين تنش در ورقها و پريود سازه مرتبط ميسازد. سپس، ابرپارامترهاي شبكه عصبي با پنج الگوريتم فراكاوشي (تكاملي تفاضلي، بهينهسازي ازدحام ذرات، بهبوديافته برخورد ذرات، جايا و كلوني زنبور عسل) تنظيم شد تا مدلي با دقت بالا حاصل آيد. نتايج نشان داد كه الگوريتم بهينهسازي ازدحام ذرات بهترين عملكرد را در تنظيم شبكه داشته و مدل جانشين با ضريب تعيين بيش از 0.95، خطاي نسبي كمتر از 6 درصد را در پيشبينيها ارائه ميدهد. علاوه بر اين، در مرحله بهينهسازي وزن براي يك ديوار برشي ششطبقه، الگوريتم بهبوديافته برخورد ذرات طرحي با وزن 45,823 پوند را پيشنهاد كرد كه نسبت به تحليلهاي مستقيم، زمان محاسبات را حدود پنج برابر كاهش داد. اين نتايج، قابليت كاربرد عملي اين رويكرد هيبريدي را در طراحي لرزهاي اثبات ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/08
عنوان به انگليسي
Steel plate shear wall optimization with metaheuristics and neural network
تاريخ بهره برداري
12/22/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سجاد منصوري
چكيده به لاتين
Steel plate shear walls, serving as an efficient system for seismic resistance in buildings, frequently encounter challenges such as computational complexity in optimal design. This research introduces a hybrid approach aimed at minimizing the weight of these walls while complying with code regulations, employing artificial neural networks as surrogate models to approximate structural responses. First, a dataset comprising 40,000 samples was generated using OpenSeesPy software and Latin hypercube sampling, connecting inputs like plate thicknesses and beam-column sections to outputs including story drifts, average plate stresses, and the structureʹs fundamental period. Subsequently, the neural network hyperparameters were tuned with five metaheuristic algorithms (differential evolution, particle swarm optimization, enhanced colliding bodies optimization, Jaya, and artificial bee colony) to achieve a high-accuracy model. The results demonstrated that particle swarm optimization performed best in network tuning, with the surrogate model delivering a coefficient of determination exceeding 0.95 and relative errors below 6% in predictions. Furthermore, during the weight optimization phase for a six-story shear wall, the enhanced colliding bodies optimization algorithm proposed a design weighing 45,823 pounds, which reduced computational time by approximately five times compared to direct analyses. These findings validate the practical applicability of this hybrid approach in seismic design.
كليدواژه هاي فارسي
: ديوار برشي فولادي , مدل جانشين , شبكههاي عصبي مصنوعي , الگوريتمهاي فراكاوشي
كليدواژه هاي لاتين
Steel plate shear wall , surrogate model , artificial neural networks , metaheuristic algorithms
Author
Sajjad Mansouri
SuperVisor
Ali kaveh