某高校大跨度钢结构实训楼工程的结构设计优化分析

摘要

门式刚架结构和桁架结构与其他类型的建筑结构相比,构件截面尺寸较小,可以有效利用建筑空间,且在造型简洁美观；其次还具有结构抗震性能好、自重轻、施工便捷等特点;因而门式刚架和桁架结构被广泛运用于实际工程当中。但是在相同的条件和场地下，设计和建造哪一种结构形式更具有良好的经济性能？本文针对某实际工程的设计分析过程，对这一问题进行讨论，并完成如下工作。 1、简介了优化设计的主要方法、门式刚架和桁架的优化设计研究国内外现状，并探讨了优化设计存在的主要状况。 2、运用PKPM-STS软件对30m跨度门式刚架和桁架进行设计分析。且对桁架进行了优化分析；优化分析主要过程是改变桁架的坡度、下弦杆的节间长度及采用预应力优化技术，通过对比优化前后桁架截面尺寸、挠度、受力性能、施工便捷性和经济性等方面，分析出不同形式桁架的优势。在分析的过程中发现减小桁架的坡度（原来的1.3/15减小到1/15）、增大桁架的坡度（原来的1.3/15增大到1.6/15）和减小下弦杆的节间长度（弦杆的节间长度从5m减小到3m）并不能有效降低桁架的用钢量；在下弦杆施加预压力，来抵消一部分由荷载产生的拉力——预应力优化技术方案对用钢量的影响很大。 3、简介了层次分析法、运用层次分析法解决问题的思路和方法及建立了结构优化评价体系；并运用该体系对门式刚架、钢桁架和采用预应力优化技术的桁架进行系统分析。分析后发现采用预应力优化技术的桁架相比门式刚架和钢桁架有着良好的经济性，门式刚架次之。