型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、現(xiàn)今關(guān)于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究資料和各國相關(guān)規(guī)范都明確表明型鋼與混凝土之間存在著粘結(jié)滑移的問題，并且這種粘結(jié)滑移現(xiàn)象對結(jié)構(gòu)受力性能有顯著的影響。 本文基于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能和型鋼與混凝土間粘結(jié)滑移理論的研究成果，提出了型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)桿系模型單目標(biāo)離散型變量優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法中，設(shè)計(jì)變量取結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸、截面尺寸、材料強(qiáng)度、型鋼截面尺寸，目標(biāo)函數(shù)取型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)全部結(jié)構(gòu)材料的造價(jià)，約束條件為型鋼混凝土

2、組合結(jié)構(gòu)基于粘結(jié)滑移的研究結(jié)論以及現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)程中所規(guī)定的合理的設(shè)計(jì)基本要求、計(jì)算要點(diǎn)和構(gòu)造措施。 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本思路是，首先根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)初步確定結(jié)構(gòu)布局、構(gòu)件幾何與截面尺寸、材料強(qiáng)度，并采用有限單元法按桿系模型對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同載荷工況下的內(nèi)力分析；然后將結(jié)構(gòu)離散為梁、柱構(gòu)件，根據(jù)各載荷工況下構(gòu)件幾何尺寸及相應(yīng)的內(nèi)力分析結(jié)果，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件各設(shè)計(jì)變量的分部優(yōu)化。在分部優(yōu)化中采用求解離散變量的混合懲罰函數(shù)法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化計(jì)算的初

3、期主要按連續(xù)變量進(jìn)行計(jì)算，隨著迭代進(jìn)行，變量的離散性很快起控制作用，最后收斂到指定的離散值；修改構(gòu)件的設(shè)計(jì)變量，并將其重新整合得新的結(jié)構(gòu)方案。重復(fù)上述迭代過程，直至獲得結(jié)構(gòu)構(gòu)件各設(shè)計(jì)變量的最佳取值。最后，結(jié)合實(shí)例計(jì)算并與原始方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益對比分析，提出各主要設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳取值。 本研究為型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了實(shí)用方法與途徑，其不僅符合于工程實(shí)際，且能夠體現(xiàn)規(guī)范的要求，為其它型鋼混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)化