中小跨度变截面门式刚架轻型钢结构优化设计及参数分析

摘要

在轻型房屋钢结构体系中，门式刚架结构在施工周期、结构适用性上与传统建筑产品相比，具备明显的优势。同时，因其节省钢材而被广泛使用，已成为轻型化结构的主要形式，其中尤以变截面门式刚架应用最广。但是不合理的建筑尺寸往往会导致结构用钢量的增加，所以结构的合理轻型化对该类建筑结构系统有着重要的意义。 本文系统地论述了轻型钢结构的特点，详细的介绍了门式刚架轻型钢结构的优化设计方法。借助ANSYS有限元软件，APDL参数化编程进行了门式刚架结构优化设计，以用钢量最少为目标函数，同时满足各构件规范要求的整体稳定、局部稳定、强度、刚度及截面几何尺寸等各个约束条件，对结构的截面尺寸进行优化计算分析，得出了结构优化次数、优化方法、结构用钢量及截面尺寸的关系，并比较优化所得结果与一般设计结果，使各杆件的承载能力得以充分发挥，以此来达到结构最轻的目的，并根据分析结果提出了合理优化设计的建议。 根据精确有限元理论，提出了刚架优化设计全面的设计变量—以变截面刚架梁柱的腹板高、厚及翼缘宽、厚，以及刚架的坡度、柱高、跨度、柱距共14设计变量，利用自编的结构优化程序portalopt.对刚架进行了优化设计；讨论了门式刚架在永久荷载、可变荷载不同工况组合效应下的受力情况，对不同坡度、柱高、跨度及不同柱距的门式刚架结构进行优化分析，选出变形和用钢量两个指标都较好的结构形式，从而进行了结构型式的优选，得出各设计参数间的关系，并根据大量计算数据推出了用钢量的回归公式，为类似工程应用提供依据和参考。

目录

文摘

英文文摘

兰州理工大学学位论文原创性声明及学位论文版权使用授权书

第1章绪论

第2章门式刚架轻型钢结构设计理论

第3章变截面门式刚架轻型钢结构优化设计

第4章中小跨度变截面门式刚架参数分析

结 论

参考文献

致谢

附录