文档介绍：天津大学
硕士学位论文
基于可靠性的非线性钢框架结构优化设计
姓名:赵荣家
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
20070101
摘要电厂锅炉支撑结构、矿山采矿井架等杏凶殴惴旱挠τ谩S肫胀ǜ纸罨炷量钢框架结构在多、高层民用建筑以及各种工业建筑结构êQ笃教ń峁埂架相比,钢框架结构具有重量轻、强度高、延性大、抗震性能好、施工速度快、构件截面小等优点。随着我的提高,钢框架结构必将得到越来越广泛应用,成为我国主要的结构体系之一。本文主要探讨非线性钢框架的优化设计方法,包括:非线性钢框架结构的内力分析、可靠度指标的计算、遗传算法及其可靠性约束下在非线性钢框架设计中的应用。常规的钢框架结构设计方法是对框架作一阶弹性内力分析,再在构件设计中以计算长度和等效弯矩系数间接体现结构的二阶效应,但要想精确地确定柱子的计算长度比较困难,对于侧移失稳框架有时误差较大.。本文提出一种近似法可以避免复杂的二阶计算,以假想水平荷载考虑框架侧移产生的附加弯矩,并计入了缺陷等因素的影响。本文介绍了结构系统可靠性计算的理论及方法,采用基于系统临界强度的约界准则和约界算法,将柔性自适应控制边界引入失效模式识别过程:同时,用荷载增量法和微分等价递归算法相结合,确保在严格不遗漏主要失效模式的情况下,快速准确地求解失效模式的极限状态方程和可靠度指标。本文将结构可靠性分析和优化设计理论集于一体,采用了一种改进的遗传算法,对基本遗传算法选取改进的遗传算子和引入力学准则来提高其搜索效率,并通过对约束进行处理使算法能够应用于非线性钢框架的优化设计。推导和建立了非线性钢框架结构梁、柱基于可靠性的优化设计数学模型,将可靠度指标以分项系数的形式引入优化模型的约束方程当中,以实用表达式处理相应的约束条件,实现了结构设计的安全与经济的统一。本文最后给出了非线性钢框架优化的算例及结果分析。通过算例的分析和比较,证明了本文提出的方法是正确的和可行的。关键词:可靠性遗传算法非线性△效应’钢框架优化设计
,,琣猠產,琣餷,,,琣,鏽,畉琲:,’甀,甌’,.籥,琲縭
篟,,琒琧,伟,琓..,.。
.兵绝誊签字醐:旁侣奕学位论文作者签名:起絮尔签字日期:越棠家叫年日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,也不包含为获得叁鲞盘堂或其他教育机构的学位或证年日本学位论文作者完全了解墨鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨鲞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得学位论文作者签名:签字日期:作了明确的说明并表示了谢意。导师签名:
,近年来也己在国内悄然兴起。、自重轻、施工速度快等优点,故一直是人们喜爱采用的一种结构,近百年来得到了快速的发展。尤其是本世纪下半叶,随着世界钢产量的大幅度增加,钢结构也相应更加扩展了应用领域。有钢结构应用传统的工业建筑,虽然现在有很大一部分可用混凝土结构代替但是随着生产水平的高速发展、生产工艺的不断革新、厂房更加大型化,柱距、跨度、高度、和起重能力都日趋扩大,同时对建厂投产工期却要求尽可能缩短,这些都促进钢结构发挥其特点,继续保持并扩大其应用领域。在构筑物方面,除传统的冶金炉体、石油化学工业的塔架罐体、锅炉支架、输电铁塔、水工闸门、栈桥通廊、起重机架等仍为钢结构应用领域外,在新开发的构筑物中,如近海石油平台、输油管道、无线电塔桅、导弹发射架等,现在也都是钢结构应用的专属领域。在桥梁方面,虽然有部分公路桥可用钢筋混凝土结构,但大型铁路桥梁仍是钢结构的专属领域。在公共和民用建筑方面,随着城市经济和人民物质文化水平的提高,各种大跨度的体育馆和展览馆建筑,以及高层和超高层的商业和旅游业建筑的大量涌现也促使钢结构开拓其应用领域。随着轻型钢结构的发展渫湫透帧⒀剐桶宓,钢结构的应用范围已扩大到小型民用房屋,如餐厅、旅游、科学考察和建筑工地活动房屋等装配式房屋。另是一种立体结构,可提高仓储密度,节约建筑面积,实现自动化管理,降低仓储费用,提高效率,加快货物及资金的周转,经济效益显著。钢结构是目前广泛应用的一种建筑结构,随着经济建设的发展,将在越来越多的建筑工程中采用。钢结构与其他建筑结构比较,具有