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门式钢结构优化设计方法有哪些?

文章来源:原创  作者:admin  发布时间: 2021/11/23 11:18:28

  目的在设计门式刚架钢结构时,在保证结构安全的前提下,结构用钢量最小,造价最低。这是我们采用优化设计方法的优化目标。在实际设计中,门式钢结构的用钢量和成本是由结构构件的截面尺寸决定的。因此,我们的优化目标可以直接简化为如何在满足强度、刚度和稳定性要求的前提下,选择经济合理的截面尺寸,使截面面积最小化。

  优化方法类似于网格钢结构的优化方法,门式钢结构的优化方法也采用渐近全应力法,即通过多次计算分析,修正门式钢结构构件的截面尺寸,使其尽可能达到或接近全应力状态,直到门式钢结构所有构件的截面尺寸都不需要修改,从而使门式钢结构的用钢量最小,达到成本最低的优化目标。截面尺寸的修改,即截面尺寸的优化,就是在强度和稳定性验算中,截面尺寸的选择既要满足构件材料的设计强度要求,又要使材料消耗最经济,使截面在平面和面外方向的抗弯力矩最大化,截面面积最小化,即在外荷载作用下。这里省略了具体的优化方法。

  门式钢结构优化分析步骤根据采用的优化方法和约束条件,门式钢结构优化分析步骤如下:

  第一步:确定门式刚架结构构件的初始截面尺寸,一般由软件根据门式刚架结构的跨度或由设计人员确定;

  第二步:采用变截面杆件有限元方法,对门式结构进行各种工况下的力学分析、荷载组合、强度和稳定性校核;

  第三步:根据实际荷载效应和各种约束,利用全应力截面优化方法,重新优化选择门式结构各杆件的截面尺寸;第二步和第三步可以重复循环,每个循环完成一次优化选择,直到选择的截面尺寸与最后一个截面尺寸完全一致。

  第四步:检查龙门架结构梁柱各点的变形,符合相关规范要求;如果没有,参照截面全应力优化方法,按照一定的比例参数优化调整截面尺寸,然后重复循环优化的第二步和第三步,直到门式钢结构所有构件各点变形满足规定要求。实现截面尺寸的全应力优化,循环次数较多,收敛前一般超过10次,而实现龙门刚度满足变形要求的截面尺寸优化次数较少,一般1-3次即可满足要求。


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