不确定风条件下的风险规避设计高层建筑
摘要：通过改变空气动力学形状，减少风激励的强度，是减轻超高建筑反作用力、减少施工和维护成本并提高未来居民舒适度的主要策略。为此，与行业采用的试错方法相比，将计算流体力学（CFD）与最先进的随机优化算法相结合更加有前景。本研究提出并研究了一种新颖的对高层建筑结构进行风险规避形状优化的方法，该方法将风速、地形条件和风流方向等特定于现场的不确定性纳入考虑。采用基于体的有限元逼近进行CFD计算，通过重新网格化流体域来加入不同风向。最小化建筑底部的弯矩，从而得到成本、材料和碳足迹较小的建筑。在不确定流入风条件下，对代表性建筑的扭转和锥缩进行了风险中性和风险规避优化，并校准以与巴塞尔，瑞士的免费现场数据匹配。风险规避策略使用条件值风险优化最坏10%负载条件中出现的低概率高影响事件。自适应采样用于加速基于梯度的随机优化流程。自适应方法易于实施，并且对于计算密集型模拟非常有帮助，因为梯度样本数仅随着最优设计算法收敛而增加。最终风险规避建筑形状的性能在与风险中性优化的建筑形状进行比较时异常有利，从而证明了风险规避设计方法在计算风工程中的有效性。
作者：Anoop Kodakkal, Brendan Keith, Ustim Khristenko, Andreas Apostolatos, Kai-Uwe Bletzinger, Barbara Wohlmuth, Roland Wuechner
论文ID：2203.12060
分类：Computational Engineering, Finance, and Science
分类简称：cs.CE
提交时间：2022-12-07