型钢混凝土矩形截面梁优化设计

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1、第39卷增刊2哈尔滨工业大学学报VoL39Sup·2207年8月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYAug·2007型钢混凝土矩形截面梁优化设计曾磊，郑山锁，查春光，李磊，邓国专，张亮，车顺利(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安，710055)摘要：本文基于型钢混凝土结构构件的粘结滑移理论和受力性能研究，提出了型钢混凝土框架结构矩形截面梁单目标离散型变量优化设计方法．该优化设计方法中，设计变量取结构构件几何尺寸、截面尺寸、材料强度、型钢截面尺寸，目标函数取构件的造价，约束条

2、件为型钢混凝土组合结构基于粘结滑移理论的设计计算理论以及现行设计规程中所规定的合理的设计基本要求、计算要点和构造措施．本文为型钢混凝土框架结构的优化设计提供了实用方法与途径，亦可为其它型钢混凝土结构以及钢与混凝土组合结构的优化设计提供参考．关键词：型钢混凝土结构；框架梁；粘结滑移；优化设计；混合惩罚函数法文章编号：0367—6234(2007)增刊2-0184—04OptimumDesignonSteelReinforcedConcreteFrameBeamZENGLei，ZENGShah一$UO，ZHAChun

3、-guang，LiLei，DENGGuo—zhuan，ZHANGLiang，CHEShun-li(SchoolofCivilEngineering，Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China)Abstract：Basedonexperimentalstudyofbond—slipbehaviorsbetweensteelandconcrete，anoptimaldesignflchemeofsingleobjectanddiscrete

4、variablesispmposedtodesignsteelreinforcedconcrete(SRC)framebeams．Intheoptimumscheme，designvariablesincludethelayoutdimensionsofSRCframestructure，structur-almembersections，strengthsofconcreteandsteel，anddimensionsofsteelshapes．Theobjectivefunctioniscostoftheen

5、tirematerialsappliedtoconstructSRCframestructure．Theconstraintconditionsarcmainrequire—mentsstatedinChinesecodefordesignofSRCstructures，i．e．，basicdesignrules，reasonablecalculatingtheo-tiesandindispensableconstructions，aswellassomematureandconsistentconclusion

6、sconfirmedbyexperimen-talstudiesoncalculatingmethodsofSRCstructuresbasedonthebond—-sliptheorybetweensteelshapeandconcrete．ThesemaybeareferenceinanalyzinganddesigningSRCframestructuresandprovideapracticalmethodsatisfyingcivilengineeringpracticeandrequirementss

7、tatedintheCodes．Keywords：steelreinforcedconcrete；bondsoftening；constitutivemodel；analysisoftheinteffacialbond—slipprocess；stressorstraindistribution1前言型钢混凝土结构是指在混凝土中主要配置型钢(轧制或焊接成型)，并且配有一定的受力钢筋和构造钢筋的结构．国内外对型钢混凝土结构的研究成果多集中于构件的强度、刚度等的近似计算，基金项目：国家自然科学基金项目(批准号5037

8、8080)，陕西省教育厅专项科研计划项目(批准号06JK263)而对在构件承载力后期型钢与混凝士之间的粘结滑移机理研究甚少．现今关于型钢混凝土结构的试验及研究资料表明型钢与混凝土之间存在着粘结滑移问题，并且这种粘结滑移现象对结构受力性能、破坏形态和计算假定有显著的影响，尤其是试件达到80％极限承载力以后的影响更为明显汪J．结构优化设计将传统的被动结构分析转变为主动的结构优