常用截面冷弯钢构件及结构的设计与优化

发布时间：2021-04-20 12:30

　　冷弯薄壁型钢具有强度高、易于成型、壁厚薄、材质轻、截面形式更加灵活多样等诸多优点,在新型住宅体系中的应用越来越广泛。研究发现,将冷弯钢构件截面尺寸进行重新组合优化设计,可以提高其极限承载力。同时,将优化后的冷弯钢构件应用于实际的工程当中,可达到既节省材料又安全可靠的目的。本文主要针对冷弯薄壁卷边C、Z型钢的截面尺寸优化、冷弯Z型钢加劲角度和L型钢的卷边角度进行优化,之后将优化后的截面构件应用于实际建筑的整体结构中,由单根构件的优化问题扩展到整个结构的优化问题,进行优化前后低层房屋框架和穹顶结构的承载能力的对比分析。首先,对冷弯C、Z型钢的截面尺寸优化,即选定横截面积,将腹板、翼缘、卷边和厚度进行优化组合分析。主要原理是采用有限条原理结合遗传算法和直接强度法,利用Matlab在轴压条件下编写了优化程序。同时将带有加劲肋形式的冷弯Z型钢截面的不同加劲角度进行优化分析,将V型加劲角度作为设计变量,同样将构件极限承载力作为目标函数。研究发现带有V型加劲肋的Z型构件较未加劲的构件极限承载力提高较大。通过分析不同截面尺寸和相同截面不同长度的冷弯卷边L型钢,发现其卷边的最佳角度为90°,同时发现构件... 

【文章来源】：宁波大学浙江省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 冷弯薄壁型钢的特点与应用
        1.1.2 冷弯钢的主要屈曲种类
    1.2 冷弯钢的国内外研究概况
        1.2.1 冷弯钢构件优化分析国外研究概况
        1.2.2 冷弯钢构件优化分析国内研究概况
    1.3 冷弯钢畸变屈曲国内外研究概况
        1.3.1 畸变屈曲的国外研究现状
        1.3.2 畸变屈曲的国内研究现状
    1.4 冷弯钢极限承载力的计算
    1.5 本文的主要研究内容
        1.5.1 研究课题来源
        1.5.2 主要内容
2 截面尺寸优化分析
    2.1 引言
    2.2 冷弯钢构件的畸变屈曲相关理论分析
        2.2.1 简化近似模型
        2.2.2 有限单元法
        2.2.3 有限条法
    2.3 C、Z型冷弯钢截面优化分析
        2.3.1 有限条原理介绍
        2.3.2 冷弯卷边C型钢与Z型钢的尺寸优化设计
        2.3.3 V形加劲肋的参数设置与算法
        2.3.4 L型钢卷边角度的优化分析
    2.4 本章小结
3 冷弯薄壁C和Z型钢住宅承载能力比较
    3.1 引言
    3.2 冷弯钢结构住宅的特点
    3.3 特征值屈曲分析
        3.3.1 特征值屈曲分析概述
        3.3.2 特征值屈曲分析原理
        3.3.3 特征值屈曲分析基本过程
    3.4 住宅承载能力的比较
        3.4.1 单根构件优化原理及结果
        3.4.2 房屋结构建模与荷载施加
        3.4.3 房屋结构结果分析
    3.5 本章小结
4 冷弯钢穹顶结构的优化
    4.1 引言
    4.2 非线性屈曲分析
        4.2.1 非线性屈曲的概述
        4.2.2 非线性屈曲分析原理
    4.3 网壳结构的稳定性分析
        4.3.1 网壳结构的失稳模态
        4.3.2 影响网壳失稳的具体因素
    4.4 穹顶结构优化分析
        4.4.1 模型分析方案
        4.4.2 优化过程
        4.4.3 穹顶结构的结果分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]冷弯薄壁型钢轴压构件畸变与整体相关屈曲承载力计算方法研究[J]. 何子奇,周绪红,邹勃,陈鹏.  建筑结构学报. 2019(03)
[2]基于改进遗传算法的门式刚架截面优化[J]. 李彬,汪小平,张柳春,朱南海.  江西理工大学学报. 2018(05)
[3]冷弯薄壁Z型钢构件卷边角度优化设计[J]. 叶文华,赵伟欣,李发超,朱珏.  宁波大学学报(理工版). 2018(04)
[4]半刚性组合框架骨架曲线实用计算方法[J]. 潘建荣,杨正挺,王湛,陈士哲.  中南大学学报(自然科学版). 2017(11)
[5]带加劲肋顶底角钢梁柱连接节点试验研究[J]. 王鹏,王湛,潘建荣,李松.  建筑结构学报. 2017(10)
[6]受弯Z形檩条畸变屈曲与整体屈曲统一分析方法[J]. 童根树,冯一笑,张磊.  工程力学. 2017(05)
[7]偏心受压冷弯薄壁槽钢的卷边角度优化设计[J]. 吴梦景,黄栩浩,张旭,朱珏,赵银海.  土木建筑与环境工程. 2016(06)
[8]基于遗传算法的箱形截面梁的结构优化[J]. 汤明春,朱学凯.  机械工程师. 2016(07)
[9]冷弯薄壁卷边槽钢卷边角度优化设计[J]. 黄栩浩,孙国军,吴梦景,朱珏,赵银海.  工业建筑. 2015(11)
[10]卷边角度对C型冷弯构件抗畸变屈曲性能的影响[J]. 孙国军,赵银海,黄栩浩,朱珏.  宁波大学学报(理工版). 2015(03)

硕士论文
[1]空间桁架大型临时看台风荷载分析方法[D]. 邹晓旭.哈尔滨工业大学 2014
[2]面向直接强度法的冷弯薄壁柱屈曲模式分析[D]. 张宠.重庆大学 2013
[3]纯弯荷载作用下冷弯薄壁斜卷边Z形檩条的性能研究[D]. 吕赫男.哈尔滨工业大学 2008
[4]冷弯薄壁卷边槽钢受压畸变屈曲性能分析[D]. 王广.浙江大学 2007
[5]冷弯薄壁C形槽钢畸变屈曲的试验研究[D]. 张兆宇.浙江大学 2005
[6]基于遗传算法的钢结构截面优化[D]. 黄冀卓.汕头大学 2003



本文编号：3149682