考虑滑移效应的钢混凝土简支组合梁截面优化设计

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1、第23卷第6期结构工程师V()1.23，No。62()()7年12月StructuralEngineersDe(.2()()7考虑滑移效应的钢一混凝土简支组合梁截面优化设计周攻周克荣(同济大学建筑工程系，上海200092)摘要以钢一混凝土简支组合梁造价为优化目标函数，在计算组合梁的变形时考虑了滑移效应对刚度的折减，采用复形法作为优化算法，用Matlab语言编制了计算程序。对一简支组合梁算例进行了截面优化设计，效果较好。所用的方法可推广应用于钢一混凝土简支组合梁的工程优化设计。关键词钢一混凝土简支组合梁，优化设计，滑移效应OPtimization

2、DesignforCross·SectionofsimPlysuPPortedSteel一ConcreteComPositeBeamsConsideringInterfaceSliPZHOUYanZHOUKerong(Depart，nentofBuildingEngineering，TOn自iUniversity，ShanghaiZO服)92，China)AbstractAmethodforoptimizationdesignofcross一sectionofsimplysupportedsteel一concretecompositebeams

3、consideringinterfaceslipisintroduced.Aimingtogettheminimumvalueofmanufacturingcost，amathematicalmodelisdevelopedonconditionthatthecalculationofdeflectionisbasedonstiffnessdegradationowingtointerfaceslip.Thecomplexmethodisadoptedastheal邵rithmandthecomputerprogramismadewithMat

4、lablan邵age.ThevalidityandpotentialoftheproposedaPproachhasbeendemonstratedwithasim-plysupportedsteel一concretecompositebeam.Keywordssimplysupportedsteel一concretecomPositebeam，optimizationdesign，interfaceslip凝土板交界面上的相对滑移，使组合梁变形增大，1引言使组合截面抗弯承载力降低，因而滑移效应的影响不能忽略。与试验研究结果比较表明，即使是钢一

5、混凝土组合结构兼具钢结构和钢筋混凝完全抗剪连接，组合梁在弹性工作阶段按换算截土结构的优点，在建筑及桥梁结构等领域的应用面法计算的组合梁挠度值比试验实测值小20%日益广泛。对组合结构构件的组合方式、截面形左右，偏于不可靠[‘一，]。GB50017一2003《钢结构式及其尺寸、材料的构成等方面的优化设计进行设计规范》要求，组合梁的挠度应按弹性方法进研究和探讨，可以使钢一混凝土组合结构在技术和行计算，并应考虑混凝土翼板和钢梁之间的滑移经济上更趋合理，从而有利于推广应用。效应对组合梁的抗弯刚度进行折减〔‘〕。钢一混凝土组合梁中钢梁和混凝土翼缘共同文献〔

6、5，6」以有限元结构分析和优化算法相工作是通过抗剪连接件使钢梁和混凝土翼缘形成结合，对钢一混凝土连续、简支组合梁进行了截面整体，阻止两者之间的相对滑移，使其弯曲变形协优化设计，文献〔7〕采用序列二次规划优化算法调，共同承担荷载。而试验结果证实，在广泛采用对简支组合梁截面进行了优化设计。但是，以上的栓钉等柔性抗剪连接件的组合梁中，钢梁与混优化设计都是按换算截面法进行挠度计算，没有收稿日期:2007一04一18万方数据·结构分析·结构工程师第23卷第6期考虑滑移效应对挠度的影响。设组合梁混凝土翼缘板的有效宽度为b。，可本文按照GB50017一200

7、3《钢结构设计规按式(3)进行计算:范》要求，在计算钢一混凝土简支组合梁挠度时考xs+1/31〔36x，6。二(3)虑了滑移效应对组合梁的抗弯刚度进行折减，以xs+12xs1>36x:组合梁造价为优化目标函数，采用复形法作为优按照塑性方法进行受弯承载力设计，根据组化算法，用Matlab语言编制了计算程序，并用计合梁受弯时塑性中和轴的位置可以分两种情况表算程序对一简支组合梁进行了截面优化设计。不。情况1表示塑性中和轴在混凝土翼缘板中通2优化数学模型过，其判断条件为A不，感b。xafr(4)承受均布荷载作用的钢一混凝土简支组合梁，情况n表示塑性中和

8、轴在钢梁中通过，其判已知参数如下:梁的计算跨度1，混凝土强度等级断条件为和钢材种类，活载标准值qk，静荷载标准值(不包A苏>bexafc(5)括梁板自