變截面門式鋼架結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、門式鋼架結(jié)構(gòu)是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的輕型鋼結(jié)構(gòu)，具有施工便捷、自重輕、擴建靈活等特點。目前慣用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法是先假定截面，再驗算強度、剛度、穩(wěn)定性、構(gòu)造等，這種設(shè)計方法大多依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗水平，截面尺寸設(shè)計的不合理會導(dǎo)致經(jīng)濟上的損失，工程造價的增加。所以，文章對于變截面門式鋼架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作是具有很大的現(xiàn)實意義與經(jīng)濟意義。
　　 首先簡介了門式鋼架結(jié)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，然后簡介了門式鋼架的結(jié)構(gòu)特點，布置、內(nèi)力設(shè)計方法，以國

2、家建筑設(shè)計規(guī)范:《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)、《門式鋼架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102:2002)、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)為優(yōu)化設(shè)計工作的基礎(chǔ)與設(shè)計依據(jù)。
　　 利用APDL參數(shù)化設(shè)計語言對結(jié)構(gòu)的單榀進行參數(shù)化建模，首先對整體結(jié)構(gòu)進行力學(xué)分析，得到原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，最大位移。將最大應(yīng)力，最大位移與規(guī)范中的要求相比較，可以驗證原結(jié)構(gòu)是安全的。然后以梁、柱截面的各項尺寸參數(shù)為設(shè)計變

3、量，以結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力，位移為狀態(tài)變量，以門式鋼架的體積最輕為優(yōu)化目標(biāo)，借助ANSYS的優(yōu)化設(shè)計模塊，對一個原結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，并且分別比較柱間距為5.1m，4.8m，5.7m三個情況下的優(yōu)化結(jié)果，得到結(jié)論原柱間距是最優(yōu)的選擇。選擇在5.1m柱間距下最優(yōu)化的截面參數(shù)，最終使結(jié)構(gòu)單榀的體積從0.22562m3降低到0.1857m3，比原設(shè)計節(jié)約17.7％，結(jié)構(gòu)總體積12榀鋼架可以累積節(jié)約鋼材3.76噸，有很大的實際應(yīng)用價值。