文档介绍：天津大学
硕士学位论文
基于遗传算法的门式刚架塑性优化设计研究
姓名:杨乐
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:刘兴业;尹越
20070101
中文摘要采用Ⅶ眚蛴镅裕嘀屏嗣攀礁占芩苄杂呕杓谱ㄓ贸绦虿⒂τ靡糯惴ǘ关键词:门式刚架塑性设计遗传算法结构优化二阶效应应变硬化钢材在达到屈服强度后具有较好的延性,只有塑性设计能充分发挥和利用钢结构的这一优势,达到节约钢材的目的。采用塑性理论进行门式刚架设计可以得到更经济的结构设计,同时避免繁琐的计算。遗传算法简称,是基于进化论原理发展起来的一种应用广泛的、高效的随机搜索与优化方法。由于遗传算法在求解复杂优化问题中的巨大潜力及在工程领域中的成功应用,该算法受到了日益广泛的关注。本文将塑性设计理论应用于门式刚架的设计,并应用遗传算法对门式刚架塑性设计进行优化;根据《钢结构设计规范》中关于塑性设计的有关条款,结合遗传算法的基本原理,建立了门式刚架塑性优化设计的数学模型;门式刚架塑性设计进行优化。算例分析表明,对单跨双坡和单跨单坡这两种最常用的门式刚架结构形式,采用塑性优化设计方法能够得到更为经济的结构设计结果,从而证明了本文塑性优化设计方法的有效性和适用性。作为钢结构塑性设计基础的简单塑性理论一般不考虑结构的二阶效应,而实际的门式刚架结构中,二阶效应将使结构的极限承载力降低。本文采用通用有限元软件⒌タ缢潞偷タ绲テ抡饬街肿畛S玫拿攀礁占芙峁剐问降姆析模型,并进行了几何、材料双重非线性分析,对结构二阶效应和材料应变硬化性能对门式刚架极限承载力的影响进行了比较。结果表明,对于单层门式刚架结构,常用钢材的应变硬化性能不仅使塑性设计成为可能,而且其对极限承载力的有利作用一般可以抵消结构二阶效应的不利影响,从而使得基于简单塑性理论的钢结构塑性设计安全可靠。极限承载力
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第一章绪论课题的提出及研究的意义工类型建筑如厂房、汽车生产厂房及化工厂,社区建筑如学校、市政厅掣¨。决策,以实现设计的最终目标一安全、适用和经济【¨。在轻型房屋钢结构体系中,门式刚架具有安装快捷、节约费用、扩建灵活、维护费用低等优点。其用途极为广泛,在非居住性的低层建筑市场上已占主导地位,商业用途的建筑如仓库、小型办公楼、车库、超市和零售商店房,制造及加目前,我国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构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、刚度和稳定性条件≡窠孛娴某叽纾⑼ü峁辜扑阕魇实毙拚螅话就可以作为最终方案。在实际设计中,由于受到工作量和时间的限制,只作少量方案试算,一般难以做出最优方案,导致用钢量攀高不下。当计算机辅助设计已在工程设计中得到广泛应用的时候,怎样革新门式刚架设计是一项值得深入研究的课题【。门式刚架优化设计的问题由此提出。设计者从被动的分析校核进入到主动的设计,这是结构设计上的一次飞跃。从已有经验看,用优化设计可以使土建工程降低造价。优化设计能合理利用材料的性能,使结构内部各单元得到最好的协调,并具有规范所规定的安全度。同时,它还可以为整体性方案进行合理的目前结构优化设计的应用与实际成效远落后于优化理论的进展,与其他相关学科缬邢拊7治的应用对比亦是显得较为薄弱与局限。应用与理论差距较大的原因是多方面的,诸如优化本身的性质,理论研究存在的不足,实际应用中的问题等。实际结构问题,往往十分复杂,涉及各种因素肪场⒑稍亍⒓负翁征、材料、施工、费用等芏喾矫娴闹圃迹虼吮匦胱プ∥侍獾闹饕7矫婧主要矛盾,删繁就简,进行抽象,形成数学模型,才能实施优化。结构优化设计的发展主要在于两个方面,一是对于优化理论方法的研究,另一方面是针对具体工程,利用现有的优化方法进行优化设计【。
,所呈现出的应力一应变非线性关系,对结构的变形和内力产生影响【。对超静定的结构采用塑性设计,可以