雙層柱面網(wǎng)殼形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是由桿件沿著某個(gè)曲面有規(guī)律地布置并通過結(jié)點(diǎn)連接起來而組成的空間結(jié)構(gòu)體系，它兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的固有特性，覆蓋跨度大、受力合理、造型優(yōu)美且富有藝術(shù)表現(xiàn)力，是當(dāng)前大、中跨建筑中應(yīng)用廣泛的一類空間結(jié)構(gòu)形式。
　　 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在給定的條件下從眾多可行的方案中尋求優(yōu)化的最好方案。它是根據(jù)各種實(shí)際工程結(jié)構(gòu)問題建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，利用最優(yōu)化技術(shù)，尋找在滿足各種約束條件下的最優(yōu)解。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，由于其具有設(shè)計(jì)合理、節(jié)省材料等優(yōu)

2、點(diǎn)而受到國內(nèi)外工程界的廣泛重視。
　　 本文對雙層柱面網(wǎng)殼進(jìn)行了形狀優(yōu)化，并對優(yōu)化后的正放四角錐柱面網(wǎng)殼進(jìn)行穩(wěn)定性分析。首先運(yùn)用大型有限元分析軟ALGOR對雙層柱面網(wǎng)殼進(jìn)行靜力分析，得到了柱面網(wǎng)殼結(jié)在不同矢跨比和厚跨比下的受力特性和位移特性，為接下來的雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化初始宏觀曲面參數(shù)和桿件截面的選取提供依據(jù)。
　　 然后針對雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出了雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化的兩級(jí)算法。第一級(jí)優(yōu)化中固定結(jié)構(gòu)的幾

3、何外形，采用離散變量的一維搜索法和相對差商法進(jìn)行截面優(yōu)化；在第二級(jí)優(yōu)化中，針對雙層柱面網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)眾多的特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)變量由節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)宏觀曲面形狀參數(shù)，以結(jié)構(gòu)的矢高和厚度作為設(shè)計(jì)變量，采用連續(xù)變量的優(yōu)化方法-復(fù)形法進(jìn)行形狀優(yōu)化，并通過算例驗(yàn)證了算法的有效性和可靠性。接下來利用上述算法對工程中常用的五種雙層柱面網(wǎng)殼進(jìn)行形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了不同跨度、不同網(wǎng)格劃分的雙層柱面網(wǎng)殼的最優(yōu)矢跨比和厚跨比，以及優(yōu)化后的雙層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)單位用鋼量，這