門(mén)式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、門(mén)式剛架與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，具有施工便捷、自重輕、擴(kuò)建靈活等特點(diǎn)，因而在實(shí)際工程中應(yīng)用十分廣泛。門(mén)式剛架的梁柱構(gòu)件多采用焊接變截面的H型鋼截面，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法大多依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)水平．但是截面尺寸設(shè)計(jì)的不合理往往會(huì)導(dǎo)致材料的使用不經(jīng)濟(jì)、不合理。本文致力于優(yōu)化方法的研究，找出適合門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，使剛架的設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)、合理。
　　 本文首先簡(jiǎn)要介紹了門(mén)式剛架的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)布置、內(nèi)力設(shè)計(jì)方法及國(guó)內(nèi)外的優(yōu)化研究動(dòng)態(tài)。分析了剛架在

2、不同荷載組合下的受力情況，并對(duì)梁、柱端板連接特性作了細(xì)致的分析研究，簡(jiǎn)要討論了節(jié)點(diǎn)半剛性對(duì)剛架結(jié)構(gòu)受力、變形的影響。
　　 本文提出了利用有限元分析軟件ANSYS的優(yōu)化功能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)想，主要以梁、柱截面尺寸參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，以門(mén)式剛架的體積最輕為優(yōu)化目標(biāo)，借助ANSYS的優(yōu)化平臺(tái)，并在充分考慮實(shí)際工程中各種限制條件的基礎(chǔ)上對(duì)門(mén)式剛架進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化過(guò)程是通過(guò)參數(shù)化語(yǔ)言APDL編程實(shí)現(xiàn)的，該程序完成了建模、加載、計(jì)算、提取參數(shù)

3、、并找出最優(yōu)化截面。之后通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例對(duì)本文研究的方法進(jìn)行了驗(yàn)證，表明了該方法的可行性與正確性。
　　 文章的最后還結(jié)合SAP2000與STS的分析、優(yōu)化功能，對(duì)門(mén)式剛架的幾何參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并以耗鋼量為研究目標(biāo)，推導(dǎo)出各參數(shù)的合理取值范圍，在工程中有一定的適用價(jià)值。
　　 門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后，耗鋼量比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中所耗鋼量明顯減小,經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)受力更加合理，體積更輕盈，達(dá)到了節(jié)省材料、合理設(shè)計(jì)的理想效果。