基于ANSYS软件的住宅钢结构的梁柱优化

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文基于ANSYS软件的住宅钢结构的梁柱优化作者姓名：张浩入学年份：2013年9月指导教师：刘铁林教授学科专业：结构工程申请学位：工学硕士所在单位：土木工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日起：2016年1月答辩委员会主席：刘永军答辩委员会组成：刘永军李健任德斌刘杰民海洪论文评阅人：刘永军李健硕士研究生学位论文摘要I摘要住宅钢结构作为民用建筑的主要形式之一，以其轻质高强的特点而受到广泛的关注。然而住宅钢结构在我国的发展时间较短，设计经验和施工经验相对缺乏，经济性不是很好。针对这些问题，本文对住宅

2、钢结构的优化设计进行研究，进而合理的利用钢材，降低工程的造价，促进住宅钢结构在我国的发展。结构优化设计是把最优化数学原理应用于工程设计问题，在众多的设计方案中寻找到尽可能完善的或最适合的设计方案的一种现代化设计方法。结构优化设计集专业设计理论、数学最优化和计算机技术，为工程设计提供了一种重要的科学设计方法，能够大大提高设计效率和设计质量。实际工程必须面向经济建设，优化设计作为工程设计的最终目标是具有重要意义的。本文基于ANSYS软件，运用APDL语言二次开发出对住宅钢结构进行优化设计的程序，运用该优化程序对住宅钢结构的梁柱截面尺寸进行优化分析，以总用钢量最低为优化目标，给出了优化次数与结

3、构用钢量、几面尺寸的关系。该程序包括四大模块：建模、加载、后处理和优化分析。优化分析部分是程序的指挥部，它规定了优化设计的设计变量、状态变量和目标函数，对前三个模块进行调动，并完成一系列的赋值、分析、判断和校核。最后运用该优化程序对某6层住宅钢结构的梁柱截面尺寸进行优化设计，采用零阶方法时较原设计节省钢材6.66t，优化百分比15.5%；应用一阶方法时较原设计节省钢材7.12t，优化百分比16.6%，取得良好的经济效益。通过对优化设计结果分析可以发现，一阶方法比零阶方法精度高，优化结果更理想，但计算耗时长，而且如果初始的设计变量选取不当，可能收敛到局部最小值从而错失全局的最优解。基于AN

4、SYS软件，运用APDL语言二次开发的程序适用于住宅钢结构的优化设计。关键词：住宅钢结构；优化设计；总用钢量；ANSYSII摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractAsoneofthemainformsofcivilbuildings,residentialsteelstructureiswidelyconcernedwiththecharacteristicsofitslightandhighstrength.However,thedevelopmentofresidentialsteelstructureinourcountryisrelativ

5、elyshort,thedesignlevelandconstructionexperienceisrelativelylack,theeconomyisnotverygood.Inviewoftheseproblems,thispaperstudiestheoptimizationdesignofresidentialsteelstructure,soastotherationaluseofsteel,reducethecostofconstruction,promotethedevelopmentofresidentialsteelstructureinourcountry.Thes

6、tructuraloptimizationdesignisamoderndesignmethod,whichappliesthemathematicalprincipleofoptimizationtoengineeringdesignproblemsinmanydesignschemestoseekthebestorthemostsuitabledesignscheme.Itincorporatethespecialitydesigntheory,theoptimizationmethodsofmathematicsandthecomputertechnology,accommodat

7、eascientificdesignapproachandasignificantlayoutstrategyfordesignengineering,anditcanimprovedesignefficiencyanddesignquality.Engineenngsciencemustenvisageeconomicconstruction,astheultimategoalofengineeringdesign,theopti