文档介绍：摘要预应力钢结构是将钢结构与预应力技术有机结合而形成的结构体系,在大型体育场馆、桥梁、工业厂房中得到广泛的应用。对预应力钢结构进行优化设计,不仅可以进一步节约钢材、降低造价、提高结构承载能力,而且可以创造出新型的结构体系。丰富和发展预应力钢结构理论的同时,也会为预应力钢结构的工程实践带来显著的经济效益。本文属于国家自然科学基金等项目的部分研究内容。针对预应力钢结构进行拓扑优化设计,为预应力钢结构设计创造理想的结构型式、合适的索力值和最优的单元尺寸。本文的主要研究内容和成果有:びαλ饕昏旒芙峁雇仄擞呕杓啤建立以索力值、截面尺寸、结构拓扑为设计变量,以结构重量为目标函数的优化模型,在求解方法上,首先建立结构重量与索力值的显式表达式,并将其转化为线性规划的数学模型求解索力值,并按满应力准选择构件截面尺寸。然后证明了在每一迭代步中,线性规划模型的最优解至少会在一个内力为零的构件上取得的结论,并通过删除零力杆的方法实现结构拓扑优化设计。杓票淞堪ㄋ髁χ岛徒峁雇仄说脑びαζ矫媸堤甯纸峁雇仄擞呕越峁勾⒋娴挠Ρ淠芪T际跫运髁χ岛徒峁雇仄宋I杓票淞浚建立了以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在优化方法上,首先以结构储存应变能最小峁构阋甯斩茸畲确定施加在结构上的索力值,然后删除低应变能单元实现结构拓扑优化设计。αξT际跫运髁χ岛徒峁雇仄宋I杓票淞浚立了以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在优化方法上,首先以结构储存应变能最小峁构阋甯斩茸畲确定施加在结构上的索力值,然后删除低αΦピJ迪纸峁雇仄擞呕杓啤越峁刮灰莆T际跫运髁χ岛徒峁雇仄宋I杓票淞浚⒘艘结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在优化方法上,首先以结构储存应变能最小峁构阋甯斩茸畲确定施加在结构上的索力值,然后删除较小位移灵敏度系数单元实现结构拓扑优化设计。杓票淞堪ㄋ髁χ怠⒔峁雇仄恕⒌ピ3叽绲脑びαζ矫媸堤甯纸峁雇扑优化设计。杂αξT际跫运髁χ怠⒔峁雇仄撕偷ピ3叽缥I杓票淞浚立了以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在求解方法上,首先建立迭代计。訴摘要
过程中结构重量与索力值之间的数学优化模型,利用步长加速法求解该模型以确定施加在索的预拉力和单元尺寸;然后将单元厚度最大值作为钢板厚度,删除厚度小于阈值的单元实现结构拓扑优化设计。杂α臀灰莆T际跫运髁χ怠⒔峁雇仄撕偷ピ3叽缥I杓票量,建立了以结构重量最小为目标函数的数学优化模型。在求解方法上,首先建立迭代过程中结构重量与索力值之间的数学优化模型,利用步长加速法求解该模型以确定施加在索上的预拉力和单元尺寸,并将单元厚度最大值作为钢板厚度。然后删除较小位移灵敏度系数的单元实现结构拓扑优化设计。构拓扑优化设计理论和方法正确,可为预应力钢结构设计提供理想的拓扑构型、合适的索力值、甚至最优的截面尺寸,进而为预应力钢结构体系创新提供理论依预应力钢结构;拓扑优化;索力值优化;尺寸优化;分级优化法算例结果均与预应力钢结构理论结果相吻合,表明:本文建立的预应力钢结据。关键词:北京工业大学丁学博士学位论文
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戮渊独创性声明关于论文使用授权的说明Α确本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均签名:本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷师签已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。日期:
⒄估预应力钢结构是在各类钢结构中施加预应力的结构体系,是现代钢结构获得良好结构性能和经济性的有效方法。通过预应力技术与钢结构的有机结合,不仅可以创造出受力合理、造型优美的结构新体系,而且在已有结构上施加预应力可改善结构性能,用于结构的维修与加固。结构新体系的创造,以提高结构承载能力、减小变形、节约钢材、降低造价为目的Ⅲ:在已有结构上施加预应力,可以调整结构内力重新分布,改善结构受力性能,使结构更加安全可靠。另外,预应力钢结构施工便利,张拉施工不占工期,施工速度快。这些优点使得预应力钢结构在房屋结构、桥梁结构、栈桥结构、大型体育场馆等领域得到广泛的应用。同普通钢结构相比,预应力钢结构可节约钢材,降低结构造价。已有的预应力钢结构理论及工程实践表明:预应力平