文档介绍：天津大学
硕士学位论文
半刚性钢框架的优化设计
姓名:李达
申请学位级别:硕士
专业:船舶与海洋结构物设计制造
指导教师:郭振邦
20050101
中文摘要关键词:半刚性遗传算法随着我国经济的快速发展,我国的钢铁工业取得了很大的进步。钢框架结构是目前广泛应用的一种建筑结构。本研究主要探讨半刚性钢框架的优化设计方法,包括:半刚性连接的模拟、半刚性钢框架的分析、遗传算法以及在半刚性钢框架设计中的应用。在钢框架的设计和分析过程中,梁柱的实际连接特性模型是一个重要的部分。连接性能直接影响钢框架在荷载作用下的整体行为。传统的分析理论总是将钢框架的梁柱连接假设成完全刚接和理想铰接。这种理想化的假设大大地简化了钢框架的分析和设计过程,但是基于该假定的结构设计可能是偏于保守或是不安全的。目前的科技水平使得对钢结构连接的实际工作性能作出精确评估成为可能。本文对钢框架的梁柱连接采用半刚性连接的概念,采用转动弹簧模拟柔性连接的设计方法对钢框架进行较为精确的计算和分析。在分析过程中,考虑到几何非线性对结构分析的影响很大,因而,本文考虑了钢框架煦弧餍вΑH绾卧满足规范要求下进行结构优化设计以提高经济性能是本文研究的主要问题。遗传算法是一种模拟达尔文遗传选择和自然淘汰生物进化过程的优化算法。对求解离散目标优化具有很大的优越性。本文用遗传算法对多层半刚接非线性钢框架的优化设计做了若干探讨。通过对多层钢框架的结构优化设计算例,验证了本文方法的有效性。结构优化非线性钢框架弧餍в
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学位论文作者签名:李堡沙辏导师签名:∥甲独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证苤鲞盘堂特授权苤洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检签字日期:彦睨旷年/本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字日期:本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的规定。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得签字日期:二。。广年月,厂日月,,日月/,日
第一章绪研究背景及意义论在钢框架的设计过程中,传统的分析理论总是将钢框架的梁柱连接假设成完随着我国经济的快速发展和综合国力的增强,我国的钢铁工业取得了飞速的发展。近几年,我国钢产量已稳居世界首位,这也大大促进了钢结构产业的发展。钢结构是目前广泛应用的一种建筑结构,与其他建筑结构相比,它具有强度大、重量轻、承载力高、抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、柔性大、美观大方等一系列优点,因此特别适用于高层建筑、大跨建筑、重型厂房、桥梁以及要求重量轻、可移动的承重结构。钢结构的重要性也被先进国家所肯定,在欧洲、美洲、日本、台湾等地,厂房的兴建全部采用钢结构。而在一些先进城市,大楼、桥梁笮凸ü补こ蹋喽嗖捎酶纸峁菇ㄖ最近年,在美国,大约%的非民居和两层及以下的建筑均采用了轻钢刚架体系。在日本,土木建筑用钢量占其国家钢产量的一半以上。一般发达国家采用钢结构比较多,基本建设用钢量占国家钢产量的%以上。而在我国,由于上世纪年代以前钢产量比较低,长期实行了限制使用钢结构而大力发展钢筋混凝土结构的政策。建筑用钢量的比例还比较低,这与我国建筑业成为支柱产业的目标是不相适应的。随着钢产量的迅速提高,我国及时调整了政策,年提出了“积极、合理、较快的发展建筑钢结构”,该年底建设部更明确下文,鼓励发展钢结构产业,这对充分发挥钢结构的优越性和综合经济效益,促进我国经济发展具有重要意义。全刚接和理想铰接。完全刚接假定框架受载变形后,梁柱间的夹角保持不变;理想铰接假定梁柱之间不能传递弯矩,即梁柱发生的转动是相互独立的。这种理想化的假设大大地简化了钢框架的分析和设计过程,但是基于该假定的结构设计可能是偏于保守或是不安全的。事实上,在实际的钢结构工程中的梁柱连接形式,所谓的刚性连接具有一定的柔度;而所谓的理想铰接也是具有一定刚度的。刚性节点构造复杂,其造价比半刚性节点高,而且施工起来会影响整个工程进度。因此,采用半刚性连接节点更合理。而比起铰接,半刚性连接有其优点:能够减少天津大学硕士学位论文第一章绪论
,从而降低框架的总造价,在钢材总重量方面,跟铰接比起来,半刚性连接方式的节省量占到框架整个中钢量的~%,而且节点处理起来比较简单,不需要额外造价。完善半刚性