钢筋混凝土框架结构优化设计及其实用程序

摘要

结构优化设计是将最优化理论应用于工程结构设计，在众多可行设计方案中寻找最适宜设计方案的现代设计方法。它集专业设计理论、数学上最优化方法、计算机技术于一体，通过科学设计方法缩短结构设计周期，减少人力、物力和财力的投入，创造巨大的经济效益和社会效益。 钢筋混凝土框架结构具有造价低、平面布置灵活、便于标准化施工等优点，已成为我国建筑的重要结构形式之一，而且仍将保持良好的发展前景。因此，对钢筋混凝土框架结构进行优化设计已成为工程师的迫切需要，国内外学者已进行了广泛的研究，取得了一定成果，现已趋向于如何实现框架结构优化设计的实际应用。针对这些问题，本文对钢筋混凝土框架结构优化设计的工程应用做了一定的探讨，即重视他们的应用，而不是发展优化新技术。为此，在总结分析前人的研究成果、方法和不足的基础上，建立了基于造价的符合设计规范的伞参数全约束框架梁、柱优化设计的数学模型。并根据建立的数学模型，在众多的最优化方法中选择稳定、高效的序列二次规划法进行寻优计算，因此还详细介绍了序列二次规划及其数值算法，做到数学推理过程简单，思路清晰，目的是为寻优计算作理论准备。然后在构件优化的基础上，采用分部优化法对钢筋混凝土框架结构进行优化设计，且对框架结构优化存在的一系列问题进行了必要的探讨，最终建立一个稳定高效、界面友好的实用框架结构优化设计程序，该程序采用图形界面输入框架梁、柱优化设计的相关参数，融入了混凝土结构设计规范、建筑抗震设计规范等相关现行结构设计规范，可自动实现寻优计算和数据保存，亦可与其它有限元分析软件接力完成框架结构的优化设计。最后通过算例验证了该方法可行且数值结果稳定，并通过计算结果的分析得出一些可以指导工程设计的结论。 本文的研究为钢筋混凝土框架结构优化设计的应用提供了一种有效手段，它同样可以应用于框架—剪力墙结构中的框架，具有重要的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：全文符号说明

声明

第一章绪论

1.1选题背景

1.2研究历史及现状

1.3本文研究内容

第二章结构优化的基本理论

2.1结构优化的数学模型

2.2结构优化的分类

第三章结构优化设计方法

3.1最优准则法

3.2数学规划法

3.2.1数学规划法概述

3.2.2牛顿法

3.2.3拟牛顿法

3.2.4二次规划

3.2.5序列二次规划

3.3本章小结

第四章钢筋混凝土框架结构构件优化

4.1框架优化设计的数学模型

4.1.1设计参数

4.1.2目标函数

4.1.3约束条件

4.2框架柱优化设计的数学模型

4.2.1设计参数

4.2.2目标函数

4.2.3约束条件

4.3框架梁柱优化方法

4.4本章小结

第五章框架优化及其应用程序

5.1框架结构优化方法

5.2优化分析的数据准备

5.3优化计算应用程序

5.3.1程序编写

5.3.2图形用户界面设计

5.4编译打包

5.5本章小结

第六章算例

6.1例题模型

6.2例题计算

6.3本章小结

第七章结论

7.1论文总结

7.2不足与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文