Cuckoo-Suche für optimales Design von Stahlrahmenkonstruktionen im Hochbau

In diesem Kapitel wird der optimale Designalgorithmus für reale vielgeschossige Stahlrahmenkonstruktionen unter den Vorschriften des LRFD (Load and Resistance Factor Design – American Institute of Steel Corporation) vorgestellt. Es wird entschieden, dass in realen vielgeschossigen Stahlrahmen die Strukturelemente aus breitflanschigen Stahl-I-Profilen (W-Form) für Träger und Stützen bestehen. Bei der Formulierung des Optimierungsproblems werden die Querschnittsabmessungen der Stahlprofile, nämlich die I-Schnitte, als Designvariablen gewählt. Designpools werden für Stahlprofile vorbereitet, so dass der Optimierungsalgorithmus geeignete Stahlprofile auswählen, I-Schnitte für Elemente der 3D-Struktur konstruieren kann, so dass das Gewicht des realen vielgeschossigen Stahlrahmenbaus minimiert wird. Zusätzlich zu den Designcode-Anforderungen werden auch geometrische Einschränkungen unter seinen Elementen berücksichtigt, die für die Herstellbarkeit des Rahmens erforderlich sind. Dies führt dazu, dass diese Art von optimalem Strukturdesignproblem zu einem diskreten nichtlinearen Programmierproblem wird, dessen Lösung durch den vorgeschlagenen Cuckoo-Suche-Algorithmus (CS) erzielt wird, der das Nisten und Brüten von Kuckucksvögeln simuliert. Die Anwendungen in Designbeispielen haben die Robustheit, Effektivität und Zuverlässigkeit des CS-Algorithmus bei der Erreichung der Designoptimierung von realen vielgeschossigen Stahlrahmenkonstruktionen gezeigt.