简谈钢框架体系优化设计研究

《简谈钢框架体系优化设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、简谈钢框架体系优化设计研究导读：本论文是一篇关于框架和体系方面的优秀毕业设计论文格式,对正在写有关于钢框架体系优化设计研究论文的写有一定的参考和指导作用，免费供学生们阅读下载。（连云港市欧治机械厂，江苏连云港222047）摘要：钢框架体系的优化设计涉及优化设计理论的多方面知识.基于钢框架体系的设计要点和理论方法，总结归纳了结构优化设计的经典方法和现代方法，论述了钢框架体系优化设计的主要内容.关键词：钢框架体系优化设计设计方法中图分类号：TU973。1+3文献标志码：ADOI：10。3969/j。issn。16

2、749146。2014。05。064自1996年起，我国成为世界产钢大国，钢产量的大幅度提升和城市化进程的快速发展，促进了我国钢结构建筑产业的发展.但由于钢结构住宅的直接造价一般比钢筋混凝土结构高，故钢结构体系土木建筑工程中的应用受到一定的限制.基于相关规范规定的安全性和靠性要求，优化设计钢框架体系，减少结构用钢量，提高其经济性能有非常重要的现实意义.1钢框架体系的设计钢结构房屋的结构形式大多为纯框架体系或框架支撑结构体系.纯框架体系一般指房屋的横向与纵向承重和抵抗侧力的主要构件均为框架，钢梁、钢柱通过节点的

3、刚性连接，这种刚性框架适用于杆件类型少、柱距大、无支撑和构造简单的建筑物.四至八层的住宅工程中应用最为广泛.框架结构的变形主要由剪切及整体弯曲变形构成，随着层数增加，框架整体弯曲变形占比例增加.纯钢框架的跨间设置支撑形成钢框架支撑结构体系.钢结构框架体系单层、多层工业建筑结构及多高层民用建筑结构的应用广泛.目前，我国钢结构设计行业主要采用设计经验法和钢结构设计数值软件相结合的重复设计法来进行钢结构框架体系的设计，建筑设计软件系统PKPM系列中的STS、3D3S空间钢结构系统CAD软件、VPmer、Xsteel

4、等.传统的钢结构体系的设计采用假设分析校核重新设计的结构分析法.首先，根据设计经验假定钢结构构件截面尺寸拟定初步方案其次，利用数值软件计算钢结构的强度、刚度和稳定性，完成受力分析最后，设计者通过反复核算和修改设计方案，使得大多数构件最优断面的应力接近预设值，完成最终方案.重复设计法依赖于设计者的经验来获得行的方案，设计周期长、效率低，且难以保证钢结构体系设计方案的经济合理性.2优化设计算法结构优化设计是从假设分析搜索最优设计的基本路线出发，利用数学规划理论来表达设计目标和限制条件，建立有规律的数学模型，从行方

5、案中筛选出相对最优的设计方案[12].20世纪50年代前，经典优化方法利用经典微分法和变分法来搜寻最优方案，Maxargin-top:5px;margin-right:10px;text-align:center;float:left;argin-left:10px;border:1pxsolid#ddd;border-bottom:2pxsolid#ddd;position:relative;overfloargin:0auto;font-size:12px;color:#666666;">框架和体系毕业设

6、计论文格式离散变量优化法三是MDOD法、证书梯度法及离散符合形法归纳为离散变量搜索优化法四是分支定界法、隐枚举法等其他方法.与数学规划法的普遍适用性不，优化准则法立足于结构优化问题的物理特征和最优解处的假设形态或知状态（应力、位移、频率和颤振等），故此法收敛快、效率高，但局限性大、通用性低，一般只适用于结构布局和几何形状确定的情况.基于生物进化观点，学者们根据逻辑和数学方法模拟自然界结构、组织、发展和进化过程，提出模拟自然界过程和结构的仿生学算法[46]，基遗传算法、模拟退火法和神经元X络算法.遗传算法的适用

7、性广发、解题能力强，但求解计算的工程量大、过程冗长，智能调整的效率还有待提高.模拟退火法是基于金属晶体发育过程提出的优化方法，处理整数、离散及连续设计变量的非线性规划问题，存全局最优点，但效率低.神经元X络算法是近些年来研究学者们较为热衷的一种算法.基于生物神经X络的模拟，结合X络拓扑结构处理大多数工程问题，平行处理能力极强，计算工作量大等，易陷入局部最优解的困境.3钢框架体系优化设计钢框架体系的优化设计包括截面尺寸和体系拓扑优化的不层次、单目标和多目标优化的不类型及多种优化算法的选择和应用[710].设计变

8、量、目标函数和约束条件为钢结构优化设计的三大要素.设计变量一般是指优化目标函数和约束条件中采用的项结构未知数，结构状态变量（内力变量和位移变量）、形状变量（节点坐标、连续体描述参数）、面积变量、拓扑变量（独立拓扑变量、密度变量、弹性模量）.结构优化目标包括结构重量、承载能力、工程造价、自振周期最大及变形误差最等，目标函数从钢框架体系性能指标中进行选取组合.反映有关设计规范、设计者意图、计算规定、运输