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摘要根据精确有限元理论,提出了刚架优化设计全面的设计变量一以变截面刚架在轻型房屋钢结构体系中,门式刚架结构在施工周期、结构适用性上与传统建筑产品相比,具备明显的优势。同时,因其节省钢材而被广泛使用,已成为轻型化结构的主要形式,其中尤以变截面门式刚架应用最广。但是不合理的建筑尺寸往往会导致结构用钢量的增加,所以结构的合理轻型化对该类建筑结构系统有着重要的意义。本文系统地论述了轻型钢结构的特点,详细的介绍了门式刚架轻型钢结构的优化设计方法。借助邢拊H砑珹问喑探辛嗣攀礁占芙构优化设计,以用钢量最少为目标函数,同时满足各构件规范要求的整体稳定、局部稳定、强度、刚度及截面几何尺寸等各个约束条件,对结构的截面尺寸进行优化计算分析,得出了结构优化次数、优化方法、结构用钢量及截面尺寸的关系,并比较优化所得结果与一般设计结果,使各杆件的承载能力得以充分发挥,以此来达到结构最轻的目的,并根据分析结果提出了合理优化设计的建议。梁柱的腹板高、厚及翼缘宽、厚,以及刚架的坡度、柱高、跨度、柱距共设计变量,利用自编的结构优化程序愿占芙辛擞呕杓疲惶致哿嗣式刚架在永久荷载、可变荷载不同工况组合效应下的受力情况,对不同坡度、柱高、跨度及不同柱距的门式刚架结构进行优化分析,选出变形和用钢量两个指标都较好的结构形式,从而进行了结构型式的优选,得出各设计参数间的关系,并根据大量计算数据推出了用钢量的回归公式,为类似工程应用提供依据和参考。关键词:门式刚架:优化设计:参数分析;挥酶至浚籄
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日期二“年∥月上日日期:必阬日兰州理工大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书日期:二彩年步月本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芸凇朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉畍”作者签名导师签名
第滦髀研究课题的提出及实际意义对中小跨度门式刚架进行优化设计的问题由此提出。在现行规程【及标准在轻型钢结构建筑体系中,门式刚架轻型钢结构以经济、轻巧、施工快速、综合造价低和可循环利用被广泛应用于工业厂房和公共建筑中,其中尤以变截面门式刚架应用最广。轻型钢结构的“轻”有两个含义,一是采用轻型材料,二是钢材消耗量低。在门式刚架中,采用轻型焊接变截面工字形柱和分段变截面工字形梁并利用腹板屈曲后强度,是降低其用钢量的有效措施。目前,国内门式刚架设计一般采用试算法。初定结构的参数攀礁占艿慕峁布置和各种构件的截面形式缓蟾菰际跫依据设计规范:构件的强度、刚度、稳定性条件≡窠孛娴某叽纾⑼ü峁辜扑阕魇实毙拚螅话憔涂作为最终方案。在实际设计中,由于受到实际工作量、时间的限制,只作少量方案试算,一般难以做出最优方案。经常会走向用钢量攀高不下或一味追求低用钢量两个极端。图集【恐校罂缍让攀礁占艿纳杓朴薪衔O晗傅墓娑ḿ坝τ茫行】缍让攀礁架截面尺寸的选择和经济分析大多由设计者自行校核,并没有细化。而中小跨度门式刚架在电力系统变电所等结构中有着广阔的应用前景。从已有经验看,用优化设计可以使土建工程降低造价ァァS呕杓颇芎侠砝貌牧系男阅埽结构内部各单元得到最好的协调,并具有规范规定的安全度,同时,它还可以为整体性方案进行合理的决策。轻型门式钢架的优化设计包括确定优化的结构形式和确定优化的截面尺寸。优化的目标是在确保结构安全前提下,使结构用钢量最省,造价最低。门式刚架的用钢量主要与结构形式、荷载大小、建筑尺寸、钢材性能、抗震等级等条件有关,其中建筑尺寸主要包括刚架的跨度、柱距、檐口高度和屋面坡度。进行门式刚架的结构优化设计时,选用多大的柱距、跨度可以使结构经济合理,己经有许多专家学者进行了研究,有了一定的结果,但经济坡度、柱高少有提及,仍有一些问题没有解决,优化设计到工程应用尚有不小的距离。一是近似法与精确法计算结果的差异是相