门式刚架轻钢结构优化设计研究

摘要

门式刚架与其它建筑结构相比，具有施工便捷、自重轻、扩建灵活等特点，因而在实际工程中应用十分广泛。门式刚架的梁柱构件多采用焊接变截面的H型钢截面，传统的设计方法大多依赖于设计者的经验水平．但是截面尺寸设计的不合理往往会导致材料的使用不经济、不合理。本文致力于优化方法的研究，找出适合门式刚架结构优化的方法，使刚架的设计更为经济、合理。
　　 本文首先简要介绍了门式刚架的特点、结构布置、内力设计方法及国内外的优化研究动态。分析了刚架在不同荷载组合下的受力情况，并对梁、柱端板连接特性作了细致的分析研究，简要讨论了节点半刚性对刚架结构受力、变形的影响。
　　 本文提出了利用有限元分析软件ANSYS的优化功能对结构进行优化的设想，主要以梁、柱截面尺寸参数为设计变量，以门式刚架的体积最轻为优化目标，借助ANSYS的优化平台，并在充分考虑实际工程中各种限制条件的基础上对门式刚架进行优化。优化过程是通过参数化语言APDL编程实现的，该程序完成了建模、加载、计算、提取参数、并找出最优化截面。之后通过一个工程实例对本文研究的方法进行了验证，表明了该方法的可行性与正确性。
　　 文章的最后还结合SAP2000与STS的分析、优化功能，对门式刚架的几何参数进行了优化，并以耗钢量为研究目标，推导出各参数的合理取值范围，在工程中有一定的适用价值。
　　 门式刚架结构在进行优化设计后，耗钢量比传统设计中所耗钢量明显减小,经过优化设计的结构受力更加合理，体积更轻盈，达到了节省材料、合理设计的理想效果。

目录

1 绪论

2 轻型门式刚架结构布置及设计

3 结构优化设计方法及优化工具ANSYS的研究

4 基于ANSYS的门式刚架优化设计

5 门式刚架几何参数优化

6 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录

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