基于二階分析的鋼框架截面優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、結(jié)構(gòu)線彈性分析加構(gòu)件穩(wěn)定性驗算的設(shè)計方法只考慮了構(gòu)件的穩(wěn)定性，對構(gòu)件與結(jié)構(gòu)整體在強度和穩(wěn)定性方面的相互作用未加以考慮。由于分析方法不能準(zhǔn)確描述結(jié)構(gòu)的承載性能，需要對每根構(gòu)什假定計算長度并進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，設(shè)計過程異常繁瑣，并且計算長度的假定會帶來潛在的錯誤。隨著個人計算機性能的提高，基于非線性分析和高等分析的設(shè)計方法必將成為工程師的標(biāo)準(zhǔn)分析和設(shè)計方法。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程需要不斷的分析及重新調(diào)整原有設(shè)計以滿足設(shè)計規(guī)范的要求，人都是偏于保守和

2、安全的設(shè)計，沒有充分發(fā)揮材料的性能。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是有效降低結(jié)構(gòu)造價，快速得到最優(yōu)設(shè)計方案的方法。本文將鋼結(jié)構(gòu)非線性分析設(shè)計研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究的最新進(jìn)展結(jié)合起來，基于二階分析方法和設(shè)計理論，對鋼框架的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了研究探索。 結(jié)構(gòu)的敏感度在優(yōu)化算法中常被用來確定迭代前進(jìn)方向及步長，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)敏感度求解方法大都基于線彈性分析。為了在優(yōu)化設(shè)計中采用非線性分析，本文提出了在考慮大位移效應(yīng)條件下求解空間框架結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力敏感度的方法，

3、這為采用非線性分析的鋼框架優(yōu)化設(shè)計研究打下了堅實的基礎(chǔ)。相應(yīng)算例表明所提方法對結(jié)構(gòu)的增量迭代分析是非常有效的和精確的。 本文根據(jù)型鋼截面的離散性特點，通過回歸分析擬合截面其他特性與截面積的關(guān)系，將離散變量優(yōu)化轉(zhuǎn)化為連續(xù)變量優(yōu)化。為了從連續(xù)最優(yōu)解得到更好的離散截面優(yōu)化解，提出了分為三個階段的分組圓整法。將構(gòu)件可選的全部型鋼進(jìn)一步分類，具有相同或相近截面高度的截面型號歸入相同的分組，同一分組的截面采用線性模型進(jìn)行回歸分析，當(dāng)將連續(xù)最