结合Ansys的框架结构优化设计

发布时间：2019-10-23 04:00

【摘要】：在进行房屋结构设计时，应用建筑结构优化设计技术，可以达到“价优物美”的效果，不仅房屋的美观，实用功能也轻易达到了，而且在节省造价方面也有非凡的表现。同时，建筑物结构的可靠度和科学合理性还能得到保证。在不侵害建筑结构长远效益的前提下，最大限度的减少建筑结构的近期投资，是每一个承建单位的愿望。只有这样，才能实现可持续发展，使市场收益达到最优，最大。 采用优化设计方法的建筑工程造价比传统房屋结构设计造价降低了6％～35％。优化方法的技术性实现，可以使材料的性能最合理的利用起来，同时，最好的协调好建筑结构内部各单元，并拥有建筑规范所规定的安全度。同时，它还可针对建筑整体性方案设计提出更加合理的决策，优化技术是实现建筑设计的适用性、经济性和安全性目标的有效途径。 结构优化的目的不是机械呆板地按规范或计算的底限作为设计依据，而是“物用其极”，使材料的性能充分发挥。对影响结构性能的重点、关键部位及计算程序不能准确分析或计算模型与实际情况有出入的部分，则采取重点加强或者补充分析的措施，做到目的明确，凸显重点。 结构优化若不能与实际相结合，就像无根之木，永远只是表面的浮华。 本文结合工程实例，综合运用Ansys结构分析模块，PKPM结构计算软件，对实际工程进行了分部优化。运用Ansys根据实际工况建模，声明设计变量，目标函数，状态函数进行优化求解，得出构件的相对最优截面及相对最优配筋。 本文结合工程实例，探讨了当板作为梁翼缘时，对梁支座抗弯承载力的有利作用，，对结构进行了优化。在梁支座存在多排钢筋的情况下，将板作为梁翼缘，进行了钢筋重新布置，与截面的微调，并得出合理的分析结果及经济效益。
【图文】：

（a） （b）图 2.1 框架的两种破坏形式Fig. 2.1 Two Failure Forms in frame structure2.5.1 实际工程中“强柱弱梁”未能实现分析（1）楼板影响楼板和框架梁共同组成了 T 形截面在梁端受力时，可以显著增加了框架梁的受压区宽度，进而梁的抗弯承载力和抗弯刚度都有所提高。在梁端施加负弯矩时，与框架梁平行的一定现浇板宽范围内的板的配筋量参与到梁工作受力中帮助抵抗负弯矩，对框架梁的抗负弯矩承载力有显著增强作用。[26]（2）框架梁钢筋的超配当框架梁跨度和其上施加的荷载过大时，就需要增大梁截面尺寸，出现了梁端超配筋与钢筋实际强度超过需要强度的情况。柱刚域的影响在程序计算过程中并没有被考虑进去，造成梁支座钢筋在实际的计算设计中给超配，另外，在支座处的裂缝验算加大支座钢筋（楼板及其配筋对裂缝大有帮助）等都是造成了实际工程设计中的“强梁弱柱”。

3 框架结构分部优化方向3.1 Ansys 优化设计模块介绍限于过去计算机性能的原因，很多优化都是靠手算完成，即使能够建立比较科学合理的结构分析模型，有时也因庞大的计算量导致效率低下。可以说，计算机技术的日新月异，为有限元分析插上了发展的翅膀，下图为国内外结构分析模型及其优缺点：
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU375.4

【参考文献】

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本文编号：2551931