框架鋼結構的研究及優(yōu)化設計.pdf

1、鋼結構在我國應用越來越廣，因現(xiàn)行設計方法存在一些缺陷以及鋼材價格攀升不下，做出最優(yōu)方案減少造價具有現(xiàn)實經濟意義。鋼結構框架體系是其中應用較多的一方面，在工業(yè)廠房及民用建筑有廣泛的應用。目前，框架鋼結構設計一般采用試算法：初定結構的參數(shù)(結構布置和各種構件的截面形式)，然后根據(jù)約束條件選擇截面尺寸，并通過結構計算做適當修正后，一般就作為最終方案，往往導致結構用鋼量的增加。在框架鋼結構設計過程中，利用現(xiàn)行的優(yōu)化設計理論和計算機技術，可以快速

2、有效的解決工程設計優(yōu)化問題。
　　 國內外許多學者對結構優(yōu)化設計理論及方法做了大量的研究工作，但可應用于工程中的優(yōu)化設計理論較少，特別是對于空間框架鋼結構的優(yōu)化設計。本文結合武漢某汽車展廳六層框架鋼結構，基于滿應力設計結構優(yōu)化算法，利用有限元分析軟件，進行二次開發(fā)，對此六層框架鋼結構進行了優(yōu)化設計。
　　 首先，本文介紹了框架鋼結構設計理論，包括二階彈性分析方法、二階彈塑性分析方法，設計規(guī)范所采用的二階彈性分析簡化方法計

3、算簡單，但無法精確考慮二階效應的影響；高等分析法過于復雜，未達到實用階段。
　　 其次，針對框架鋼結構并在本文中的工程實例的基礎上，總結鋼結構組合樓板計算方法與原則、節(jié)點設計計算原則與注意事項。
　　 再次，建立ANSYS有限元模型，模擬了承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)共四種荷載工況下的結構受力特征，利用APDL參數(shù)化語言編程，以框架鋼結構用鋼量最少為目標函數(shù)，以構件截面尺寸為設計變量，以規(guī)范要求的強度、剛度、構造要