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浅谈结构设计优化数学模型

建筑专业人才网 发布时间: 2012/6/25 10:38:05 文章来源:建筑专业人才网 作者:乐以忘忧

轻钢结构设计的最终目的是要给出一个经济合理的设计方案。建筑英才网浅谈:优化设计方法,能较好地适应这方面的要求。轻钢结构采用优化设计,对于减轻结构重量、降低用钢量和结构造价有着明显的意义。目前国内对轻钢结构的优化设计已进行了一些研究和应用,编制了相应的计算程序,利用计算机实现了对截面的自动优选以求得重量最小、用料最省或造价最低的设计方案。这对于提高轻钢结构的设计质量,加快设计进程都起了一定的作用。下面针对轻钢结构建立其优化设计的数学模型。
  1.目标函数
  结构重量是轻钢结构优化设计的重要指标,且比较容易写成设计变量的函数形式,故轻钢结构通常以用钢量最少为优化目标。
  2.设计变量
  轻钢结构的主要几何参数如跨度、檐口高、屋面坡度、纵向柱间距等通常由业主或建筑师确定。可供优化的变量主要是截面参数。具体说,就是各工字钢截面的翼缘宽、厚,腹板的高、厚等。钢板的厚度是离散变量,而腹板和翼缘的高(宽)一般也是从一系列有规律的数中选取,因此轻钢结构的设计变量通常是离散变量。
  3.约束条件
  轻钢结构优化设计必须满足以下约束条件:
  (1)强度、稳定约束条件。
  轻钢结构构件必须满足强度和稳定要求。
  (2)结构整体约束条件。
  轻钢结构的优化设计必须满足结构整体约束条件,即构件截面尺寸的选择必须要保证梁、柱截面的连续性以及合理性,满足常规的加工和使用要求等。
(3)截面尺寸约束条件。
  轻钢结构截面尺寸的选择必须满足有关规范的构造要求和使用要求,如所有截面的腹板高度必须大于翼缘宽度,所有截面的翼缘厚度必须比腹板厚度大2mm以上等。
  (4) 刚度约束条件。
  轻钢结构的构件尺寸在优化时,结构的整体刚度必须满足变形控制要求。具体说,就是横梁的最大垂直位移、柱顶的最大水平位移、吊车轨顶处的最大水平位移等必须满足有关规范规定的变形控制值。
  (5)变量的上、下限约束条件。

以上文章转自建筑英才网http://www.bptjob.cn

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