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基于ANSYS的住宅钢结构优化设计

作　者: 孙洋洋
导　师: 刘铁林
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 结构工程
关键词: 住宅钢结构优化 ANSYS 组合梁
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 62次
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内容摘要

本文针对住宅钢结构开展优化研究,其目的是基于有限元软件ANSYS平台,依据现行的结构设计规范,二次开发出适于住宅钢结构构件截面优化的软件,并应用该软件对某实际工程的6层和24层住宅钢结构开展优化研究。本文首先研究住宅钢结构的构件分布特点,通过对在结构中占比例最大的一类梁或几类梁的优化设计,以实现对整个结构的快速优化。同时,本文结合ANSYS优化模块的实际操作方法,深入研究了相关的优化算法。然后,本文从现行结构设计规范的角度出发,明确地给出了组合梁钢结构的变形和内力约束条件,统计了6层和24层住宅钢结构的模型与荷载信息,为开展优化设计做好准备工作。最后,本文开展了参数化建模和分析求解工作,并将规范规定的约束条件加入到程序中去,基于自己开发出APDL优化软件,最终完成了对6层和24层住宅钢结构的优化设计。优化后的结构总用钢量和初始设计相比,6层住宅钢结构可节省27.3～30.4%用钢量,24层住宅钢结构可节省7.2～8.4%用钢量,取得了良好的经济效益。利用本文开发的优化软件对住宅钢结构进行结构设计,可以提升设计水平和设计质量,取得更大的经济效益。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 住宅钢结构优化的意义和必要性  10-11
  1.2 住宅钢结构的发展现状  11-12
  1.3 钢结构优化设计的发展概况  12-13
  1.4 本文研究的目的、意义和主要工作  13-16
    1.4.1 本文研究的目的和意义  13-14
    1.4.2 本文的主要工作  14-16
第二章结构优化设计理论  16-32
  2.1 结构优化设计算法  16-26
    2.1.1 最优准则法  16-17
    2.1.2 数学规划法  17-23
    2.1.3 仿生学法  23-26
  2.2 ANSYS的优化方法  26-31
    2.2.1 零阶方法  27-29
    2.2.2 一阶方法  29-31
  2.3 本章小结  31-32
第三章钢框架结构的ANSYS优化  32-68
  3.1 优化方案介绍  32-41
    3.1.1 APDL参数化设计  32-33
    3.1.2 住宅钢结构的特点  33-34
    3.1.3 结构荷载的选择  34-36
    3.1.4 按规范确定梁的极限承载力和极限挠度  36-41
    3.1.5 对待优化钢梁进行归并处理  41
  3.2 程序控制  41-67
    3.2.1 概述  41
    3.2.2 执行文件  41-64
    3.2.3 优化文件  64-67
  3.3 本章小结  67-68
第四章多高层住宅钢结构的优化实例  68-94
  4.1 多层住宅钢结构的优化实例  68-85
    4.1.1 多层住宅钢结构的工程概况  68-69
    4.1.2 多层住宅钢结构的有限元分析  69-82
    4.1.3 多层住宅钢结构的优化  82-85
  4.2 高层住宅钢结构的优化实例  85-93
    4.2.1 高层住宅钢结构的工程概况  85-86
    4.2.2 高层住宅钢结构的有限元分析  86-88
    4.2.3 高层住宅钢框架结构的优化  88-93
  4.3 本章小结  93-94
第五章结论  94-96
  5.1 结论  94
  5.2 展望  94-96
参考文献  96-98
作者简介  98
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  98-100
致谢  100-101
附件  101

基于ANSYS的住宅钢结构优化设计

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