不同类型截面柱组合多层钢框架优化设计分析

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1、桂林理工大学硕士学位论文1.1.2国外钢结构发展历程世界发达国家都很注重发展钢结构，日本和欧洲分别都提出用建筑来储备钢铁资源。英国拆除二战前后的建筑时，建筑垃圾数量惊人，从此英国大力推行钢结构建筑，国家规定要须经过特批才能建造混凝土建筑。日本由于地处太平洋地区地震带，因而特别重视建筑的抗震性。1990年，日本预制装配住宅中钢结构占71%，美国的钢结构产业也发展迅速，1965年钢结构占建筑市场不到15%，1990年则迅速上升到53%。1.2发展钢结构的重要性1.2.1地震灾害地震灾害中，建筑的破坏倒塌不但给人类生命以及财产造成巨大损失，还给社会和人民

2、生命带来很大灾难[2]。就建筑结构而言，在大震发生时，结构若能充分的发挥延性，较好的消耗地震带来的能量，在屈服后不破坏，或是延时破坏，就可以在很大程度上在人的生命安全和经济上较少损失。经统计，高达95%以上的地震伤亡人员都是由房屋倒塌造成的，云南昭通一个6.5级地震遇难人数已上升至410人。汶川8级大地震基本将建筑物夷为平地，足以证明中国建筑抗震性能普遍不理想，因此，要把地震带来的危害降到最低，就必须从结构的抗震性和安全性着手，经过我国无数抗震方面的科研工作者的不断努力，我国在抗震设防方面取得了跨越式发展。随着《防震减灾法》的出台，抗震设防工作逐步

3、成为关注的焦点，逐步加入到建筑工程的审批程序当中，于此同时抗震设防科研成果的也在实际工程中得到广泛应用，但仍不够完善，因此不断的结构优化是建筑提高综合性能的重要方法。出于安全性考虑，我们希望建筑在遭受强烈地震动时也不至倒塌破坏，并保持弹性。随着我国逐步城市化，城市数量急剧增加，人口密度高，地震灾害导致的危险也增大，结构的抗震性尤为重要。从地震震后破坏情况来看，钢结构的抗震性能优于其它传统建筑材料建造的房屋，这一点在过去多次罕遇大地震中都己得到证明。但是，影响结构在地震破坏的的因素很多，钢结构在结构设计、材料选用等方面问题也不容忽视。1.2.2环境污

4、染近年来，随着我国城市化进程的加快，我国建筑钢结构建设与应用技术得到迅猛发展，并取得了令世人瞩目的成就，极大地促进了我国钢结构技术的进展。但我国是一个资源不足的发展中国家，据有关资料统计，我国由于生产粘土砖，每年毁掉近1万公顷农田，耗煤0.7亿吨：建筑垃圾给环境带来严重的影响，例如不可再生的建筑材料混凝土2万方数据桂林理工大学硕士学位论文和砖等。经统计，我国每年生产超过十五亿吨水泥，由此排放的C02约3亿吨，更难以统计被破坏的矿山和排放的废水的数量。党的十八大和全国两会召开以来，我国极力推进城镇化建设，倡导生态文明，决定走集约、智能、绿色、低碳的新

5、型城镇化道路。这将是今后十年发展的核心动力，城镇化有利于基础设施和建筑行业等的发展，尤其是钢结构行业。钢结构的最大优势在于它的环保、绿色和低碳。国家的政策上也为我国建筑业的发展提供了先决条件和大力的支持。国家政策由“节约用钢”、“合理用钢”发展为“积极用钢”。这些都为我国钢结构建筑的发展提供了强有力的支持和条件。1.3钢结构优化设计的重要性在实际工程的优化问题中，设计人员往往想同时达成多个目标（即希望重量小又希望刚度大或造价低等），而这些目标往往有些矛盾（如重量最小和刚度最大两个目标），也正因为如此，需要通过研究分析对比，综合各项目标，找到一个最优

6、解，调整和各目标的距离。这是一个较为先进的研究方向，随着社会的发展和进步，将研究成果与工程实际相结合具有很强的操作性，产生很大的实际经济效益，符合节约能源资源和可持续发展战略。但目前多数优化设计时从数学的角度而不是从建筑结构设计特点的角度去分析，实际应用比较困难。所以，如何进行优化设计成为目前工程学术界积极讨论研究的课题之一，因此必须加强结构设计人员对结构优化设计的重视程度，“优化设计”理念正是通过技术选择、经济分析以及效果评价于比较，贯穿在每一项每一部工程设计中，以最经济的手段实现建筑安全、抗震性能良好并可以满足设计功能，从而尽可能大的创造社会效

7、益。1.4钢结构发展的制约由于人们对钢结构的优势及整体性价比了解不足，认为钢结构造价相对钢筋混凝土比较用钢量大，造价高，即使认识到钢结构的优点，在直观上还是难以接受。这种观念在不考虑建筑高度、结构抗震、基础设计、施工速度以及建筑的环保等综合分析的前提下无疑是错误的。从经济性角度出发，过高的造价成本无疑是不可接受的。一个好的结构设计不仅要最大限度地满足建筑物的使用功能要求，最主要的是能够降低造价，产生巨大的经济效益。在诸多影响工程造价的因素中，结构设计对整个建筑工程造价的影响最为显著。李育容等通过具体实例说明钢结构总造价比钢筋混凝土低，且施工工期段，

8、人工费降低，空间布置灵活，减少二次装修费用[6]。另外，文献[3]通过对多层钢结构住宅与多层传统住宅（砖混、钢筋混凝土结构