当前位置:主页 > 管理论文 > 城建管理论文 >

基于性能抗震设计的住宅钢结构优化

发布时间:2018-02-12 20:37

  本文关键词: 住宅钢结构 基于性能的抗震设计 APDL 优化设计 软件开发 出处:《沈阳建筑大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:基于性能的抗震设计为二十一世纪结构抗震设计的发展主流,它的设计思想是保证结构在不同地震水准作用下,其功能能够满足使用者、业主和社会的不同需求。本文对基于性能抗震设计的实现方法进行研究,并结合该方法利用ANSYS有限元软件对高层住宅钢结构开发优化软件,其目的是使结构满足不同抗震性能目标的前提下获得构件的最优截面尺寸,从而最大限度地降低结构用钢量。本文将基于性能的抗震设计和结构优化设计有机结合。针对基于性能的抗震设计,本文对抗震设计的地震水准、性能水准和性能目标展开研究;通过对比两类基于性能的抗震设计方法并结合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),对住宅钢结构提出实现基于性能抗震设计的可操作方法。针对住宅钢结构的优化设计,本文结合ANSYS的优化模块深入研究了相关优化方法(零阶方法和一阶方法);通过对住宅钢结构梁柱构件分布的统计,确立了对住宅钢结构整体建模分析、对数量最大的两类钢梁优化的高效优化方案;应用ANSYS软件中的APDL语言,根据基于性能的抗震设计方法和现行规范中关于组合梁构件的变形、内力、构造要求等约束条件,开发了针对住宅钢结构的优化设计程序。通过24层住宅钢结构的优化实例,对比了基于三种性能目标的结构优化结果。24层住宅钢结构原设计的钢材用量为520.05t,其中数量最大的两类钢梁的用钢量为184.45t。优化结果:对于性能目标1(多遇地震作用下结构完好),两类钢梁的用钢量为161.32t,较原设计节省钢材23.13t,两类钢梁优化的比例为12.54%。对于性能目标2(设防地震作用下结构完好),两类钢梁的用钢量为181.77t,较性能目标1增加钢材20.45t,提高的比例为12.68%;对于性能目标3(罕遇地震作用下结构完好),两类钢梁的用钢量为208.69t,较性能目标1增加钢材47.37t,提高的比例为29.36%。研究结果表明:本文可根据三种不同性能目标对结构开展基于性能抗震设计的截面优化。业主可根据满足三种不同性能目标的结构用钢量,选择合适的、可接受的性能目标;设计者按照具体的性能目标对住宅钢结构开展优化设计。该程序具有很强的通用性和可移植性,可供工程技术人员进行类似的优化设计。本文对基于性能抗震设计的方法进行了积极地探索,对促进住宅钢结构的普及具有重要意义。
[Abstract]:The performance-based seismic design is the mainstream of seismic design in 21th century. Its design idea is to ensure that the function of the structure can satisfy the users under the action of different earthquake levels. In this paper, the realization method of performance-based seismic design is studied, and the ANSYS finite element software is used to develop the optimization software for high-rise residential steel structure. The purpose of this method is to obtain the optimum section size of the structure on the premise that the structure meets different seismic performance objectives. In this paper, we combine performance-based seismic design with structural optimization design. For performance-based seismic design, the seismic level of seismic design is discussed in this paper. Research on performance level and performance objectives; By comparing two kinds of performance-based seismic design methods and combining with the Code for Seismic Design of buildings (GB50011-2010), this paper puts forward an operational method to realize performance-based seismic design for residential steel structures. In this paper, combined with the optimization module of ANSYS, the related optimization methods (zero-order method and first-order method) are studied in depth, and the integral modeling analysis of residential steel structure is established by statistics of the distribution of Liang Zhu components in residential steel structure. By using the APDL language in ANSYS software, according to the performance-based seismic design method and the constraint conditions of the composite beam members' deformation, internal force and construction requirements in the current code, the optimization scheme of the two kinds of steel beams with the largest number is discussed. The optimization design program for residential steel structure is developed. Through the example of 24 story residential steel structure optimization, The results of structural optimization based on three performance objectives are compared. The steel content of the original design of 24-story residential steel structure is 520.05 t, of which the steel quantity of the two types of steel beams with the largest number is 184.45 t. The optimization result: for the performance objective 1 (most frequent earthquake action), the steel content of the two types of steel beams is 184.45 t. The steel consumption of the two types of steel beams is 161.32 t, which is 23.13 t less than that of the original design. The optimized ratio of the two types of steel beams is 12.54. For the performance goal 2, the steel consumption of the two types of steel beams is 181.77 t, which is higher than that of the performance target. (1) increase steel 20.45 t, the proportion of increase is 12.68; for performance goal 3 (structure intact under rare earthquake, the amount of steel used for two types of steel beams is 208.69 t, increase steel 47.37 t compared with performance goal 1, the proportion of increase is 29.36%. The result shows that: this paper can be used in this paper. According to three different performance objectives, the cross-section optimization based on performance seismic design is carried out. The owner can use steel according to the three different performance objectives. Select suitable and acceptable performance goals; the designer optimizes the design of residential steel structures according to specific performance objectives. The program has strong versatility and portability. In this paper, the methods of performance-based seismic design are actively explored, which is of great significance to the popularization of residential steel structures.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU973.13;TU973.31

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱云霞;综合楼的抗震设计之我见[J];哈尔滨铁道科技;2003年01期

2 常庆芬;;抗震设计中的“概念设计”[J];吉林建筑工程学院学报;2008年03期

3 徐晓冰;;抗震设计中的“概念设计”[J];科技资讯;2009年32期

4 蔡金兰;;浅谈建筑中抗震设计理念的发展[J];价值工程;2010年23期

5 卫明;日本建筑物抗震设计简介[J];煤矿设计;1984年09期

6 朱七七;Getty;;“地震之城”的抗震设计[J];商务旅行;2010年04期

7 张强;抗震设计中的几个问题[J];丹东纺专学报;2001年04期

8 方景耀;抗震设计存在的质量通病[J];建筑设计管理;2001年03期

9 马宏旺,吕西林;建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J];同济大学学报(自然科学版);2002年12期

10 李玉兰,崔振库;小型火力发电厂主厂房抗震设计浅谈[J];河北煤炭;2002年02期

相关会议论文 前10条

1 董海棉;;砖混结构体系的合理性对抗震设计的影响[A];河南省土木建筑学会2009年学术年会论文集[C];2009年

2 董启灏;陆延红;;抗震设计常遇若干争议问题讨论[A];首届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2006年

3 蔡益燕;;浅谈高层钢框架的抗震设计[A];庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C];2001年

4 蔡林峰;高胜战;;砖混结构的应用和抗震设计注意事项[A];土木建筑学术文库(第16卷)[C];2012年

5 白建永;王卫忠;项兵;高飞;;多层酒店抗震设计[A];第四届全国建筑结构技术交流会论文集(下)[C];2013年

6 李怡;马铭;;建筑结构基于性能抗震设计初探[A];中国交通土建工程学术论文集(2006)[C];2006年

7 方建桥;胡志坚;;加州新一代桥梁的抗震设计标准研究[A];第二十届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2012年

8 康凯;;西郊庄园大酒店抗震设计[A];第四届全国建筑结构技术交流会论文集(下)[C];2013年

9 朱洁静;杨必峰;沈忠贤;;东方金融广场抗震设计[A];建筑结构(2009·增刊)——第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2009年

10 蔡益燕;;日本在抗震设计中的创新战略和技法[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 刘彦斌;省建设厅为我州赠送抗震设计图集[N];甘南日报(汉文版);2008年

2 本报记者 钟振宇;有无抗震设计 受损情况大不同[N];四川日报;2013年

3 张孔生;我市执行抗震设计新规[N];扬州日报;2008年

4 陈熹熹邋汪晓霞;抗震能力可否写进购房合同[N];市场报;2008年

5 袁弘;未通过抗震设计审查 施工图设计文件不得使用[N];成都日报;2008年

6 记者 王一博;新建小区须过抗震关[N];郑州日报;2008年

7 黄歆邋陈亦南;建筑专家:必须进一步加强建筑物防震抗震设计和施工[N];建筑时报;2008年

8 本报记者 吴楠;提高震后桥隧病害评估和处置效率[N];中国交通报;2011年

9 记者 曹轩;我省开展抗震设计质量专项抽查[N];吉林日报;2009年

10 本报记者 刘关;“生命线工程”急需抗震设计优化[N];中国房地产报;2009年

相关博士学位论文 前3条

1 邹昀;上海环球金融中心大厦基于性能的抗震设计研究[D];同济大学;2006年

2 张海明;基于能量谱的概率地震需求分析及设计方法研究[D];湖南大学;2014年

3 江辉;近场地震下桥梁结构基于性能抗震设计的能量方法[D];北京交通大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 李梦珂;中美高层钢筋混凝土框架—核心筒结构抗震设计与评估[D];清华大学;2015年

2 马海滨;长大混凝土连续梁桥抗震方案比选[D];福州大学;2012年

3 王伸伟;SRC柱—钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法研究[D];郑州大学;2016年

4 宣彦波;村镇建筑地震破坏调查与抗震设计实践[D];西安建筑科技大学;2016年

5 娄小勇;梁桥抗震设计与支座性能分析研究[D];长安大学;2016年

6 朱济雷;某超限高层基于性能的抗震设计及分析[D];广州大学;2016年

7 刘洋;既有建筑物内部重建技术研究[D];天津大学;2014年

8 胡凤涛;某超限复杂结构基于性能的抗震设计分析[D];辽宁工程技术大学;2015年

9 刘乃昂;重庆某高层的超限分析和梁式转换层抗震影响因素分析[D];重庆大学;2016年

10 雷朝义;直接基于位移的抗震设计新方法的初步研究[D];重庆大学;2016年



本文编号:1506508

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/1506508.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户2c7ad***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com