基于混合惩罚函数法的型钢混凝土框架柱优化设计

基于型钢混凝土结构构件的粘结滑移理论和受力性能研究,提出了型钢混凝土框架结构柱单目标离散型变量优化设计方法。设计变量取结构构件几何尺寸、截面尺寸、材料强度和型钢截面尺寸,目标函数取构件的造价,约束条件为型钢混凝土组合结构基于粘结滑移理论的设计计算理论以及现行设计规范中所规定的合理的设计基本要求、计算要点和构造措施。为型钢混凝土框架结构的优化设计提供了实用方法与途径,亦可为其他型钢混凝土结构的优化设计提供参考。     

基于层次分析OC-GA算法的钢骨混凝土框架柱优化设计

在工程结构优化理论的基础上,将钢骨混凝土框架柱的工程造价最小化和斜截面抗剪承载力最大化定为优化目标。根据型钢混凝土的受力特性,在多遇烈度地震下,应用最优性准则K-T条件对钢骨混凝土构件的混凝土截面尺寸进行优化设计;在基本烈度地震下应用层次分析遗传(GA)算法对钢骨混凝土构件中的型钢进行优化设计,从而建立层次分析OC-GA算法。综合考虑各种约束条件,运用层次分析OC-GA算法实施钢骨混凝土框架柱的优化设计,并通过优化设计实例证实所采用优化方法和设计思路的有效性和可行性。     

某工程混凝土柱施工缺陷置换加固设计

以某工程混凝土柱为例,对有施工缺陷的混凝土柱置换加固的施工方法进行了研究.对常用的置换混凝土加固法、外包型钢加固法的优缺点进行了分析.为了提高结合面的黏结性能,采用高强无收缩灌浆料来保证施工质量;采用托梁换柱法、分期置换法将整个混凝土构件进行全部置换,降低了加固工程的施工成本;通过理论计算,确定构件的内力状况,建立了安全可靠的支撑体系来支撑上部结构安全,同时避免结构梁产生竖向变形.工程应用表明,混凝土置换加固法、外包型钢加固法效果较好,具有较好的推广应用价值.     

某工程混凝土柱施工缺陷置换加固设计

以某工程混凝土柱为例,对有施工缺陷的混凝土柱置换加固的施工方法进行了研究.对常用的置换混凝土加固法、外包型钢加固法的优缺点进行了分析.为了提高结合面的黏结性能,采用高强无收缩灌浆料来保证施工质量;采用托梁换柱法、分期置换法将整个混凝土构件进行全部置换,降低了加固工程的施工成本;通过理论计算,确定构件的内力状况,建立了安全可靠的支撑体系来支撑上部结构安全,同时避免结构梁产生竖向变形.工程应用表明,混凝土置换加固法、外包型钢加固法效果较好,具有较好的推广应用价值.     

钢与混凝土组合结构与钢筋混凝土结构过渡构件的抗震性能研究展望

在组合结构中底部数层采用型钢混凝土结构,上部采用钢筋混凝土结构,这样在两种结构的转换层就产生了底部为型钢混凝土结构上部为钢筋混凝土结构的非常规柱,这种非常规过渡柱的抗震性能与型钢混凝土柱及钢筋混凝土柱存在显著差别。目前关于这种非常规柱的研究主要集中在通过改变型钢的长度比例、纵向钢筋的配置方法,过渡部位的处理进行。另外目前的研究还包括对两端为钢与混凝土组合结构中部为钢筋混凝土结构的混合柱的抗震性能试验研究,通过在中部钢筋混凝土段设置与两端型钢焊接的交叉钢筋实现良好的连接,使得这种组合构件在循环荷载的作用下在构件的两端形成塑性铰,当混合梁构件的构造合理交叉钢筋的与型钢焊接后实现良好锚固时,构件的极限抗弯强度要高于普通的型钢混凝土梁。     

型钢混凝土框架柱优化研究

通过对型钢混凝土框架柱受力性能的研究,提出了以总造价为目标函数的型钢混凝土框架柱单目标优化设计模型,并给出了相应的设计变量、约束条件和目标函数,利用MATLAB优化工具箱,编制相应的求解程序,求出最佳截面,并对一型钢混凝土框架柱进行了优化设计,优化结果表明：运用此模型能快速、准确的得出试件的最优截面,并通过对数据的分析,提出了型钢混凝土框架柱截面初步设计时应注意的问题。     

基于黏结滑移理论的高强高性能混凝土优化设计

基于黏结滑移理论对适用于型钢混凝土结构的高强高性能混凝土进行了配合比优化设计,考虑到混凝土性能与各种原材料之间并非简单的线性关系,以型钢与混凝土的协同工作能力和混凝土的单方成本为目标函数,混凝土的其他性能指标为约束条件建立了非线性约束的多目标优化设计数学模型,基于序列二次规划法通过Matlab语言实现了该模型的求解,并进行了优化前后对比分析,优化后的混凝土能够满足所需要的各项性能,而且其与型钢的协同工作能力和经济效益有较大的提高.     

凯悦国际大厦型钢混凝土柱深化设计分析

凯悦国际大厦主楼为型钢混凝土柱组合结构体系,结合工程结构特点,施工中对型钢混凝土柱的深化设计进行分析探讨,主要包括型钢柱长度的确定、梁柱节点区深化设计、型钢柱对接节点的优化设计和柱模板对拉螺栓的深化设计.通过对部分施工工艺进行优化,并在该工程推广使用,解决了施工难题,取得较好的工程效果.     

浅论型钢混凝土桁架在复杂高层转换层中的应用

亚新办公楼是郑州地区结构较为复杂的超限高层,采用对称的钢筋混凝土框架一核心筒双塔体系,其主要的受力构件为型钢混凝土转换桁架、型钢混凝土组合柱、钢筋混凝土梁。文中在结构的整体计算分析和中震不屈服分析后,详细介绍了型钢混凝土组合柱和型钢混凝土转换桁架的材料选择、结构布置、内力计算方法,以及在设计过程中所考虑的一些问题和节点处理的方法。计算结果表明,通过提高结构的整体性和对构件的合理设计,结构的整体变形、周期比、位移比均满足规范要求,为类似工程的设计提供参考。     

型钢混凝土在复杂高层建筑中的设计应用

型钢混凝土结构是由内部的型钢骨架和外包钢筋混凝土所形成的组合构件,与钢筋混凝土构件相比较,具有较高的承载力和良好的结构延性、韧性,抗震性能更为优越。在某综合服务楼工程中采用型钢混凝土结构柱和型钢混凝土结构梁,较好地解决了高层建筑中高位连体结构的问题。     

基于遗传算法的密肋复合墙体多目标优化设计方法研究

密肋复合墙体是密肋壁板结构体系的主要受力构件,墙体的优化设计方法研究是结构体系设计理论的重要组成部分。在前期研究的基础上,建立综合考虑密肋复合墙体安全性(墙体斜截面抗剪承载力)与经济性(墙体造价)的多目标优化设计数学模型,并采用遗传算法进行优化计算,最后给出了计算算例。理论分析与计算结果表明:将多目标优化设计方法用于密肋复合墙体的优化设计中,可使各个分目标都较为满意,兼顾了墙体安全性与经济性两方面的要求;方法合理、可行,对密肋复合墙体的设计有一定参考意义。     

Multi-objective optimal design of braced frames using hybrid genetic and ant colony optimization

In this article, multi-objective optimization of braced frames is investigated using a novel hybrid algorithm. Initially, the applied evolutionary algorithms, ant colony optimization (ACO) and genetic algorithm (GA) are reviewed, followed by developing the hybrid method. A dynamic hybridization of GA and ACO is proposed as a novel hybrid method which does not appear in the literature for optimal design of steel braced frames. Not only the cross section of the beams, columns and braces are considered to be the design variables, but also the topologies of the braces are taken into account as additional design variables. The hybrid algorithm explores the whole design space for optimum solutions. Weight and maximum displacement of the structure are employed as the objective functions for multi-objective optimal design. Subsequently, using the weighted sum method (WSM), the two objective problem are converted to a single objective optimization problem and the proposed hybrid genetic ant colony algorithm (HGAC) is developed for optimal design. Assuming different combination for weight coefficients, a trade-off between the two objectives are obtained in the numerical example section. To make the final decision easier for designers, related constraint is applied to obtain practical topologies. The achieved results show the capability of HGAC to find optimal topologies and sections for the elements.     

A practical design method for semi-rigid composite frames under vertical loads

Although the benefits of semi-rigid connections and composite actions of slabs are extensively documented in the design of steel frames, they are not widely used in practice. The primary cause is the lack of appropriate practical design methods. In this paper, a practical method suitable for the design of semi-rigid composite frames under vertical loads is proposed. The proposed method provides the design of the connections, beams and columns for semi-rigid composite frames at the ultimate and serviceability limit states. The rotational stiffness of beam-to-column connections for calculating the deflection of the frame beams and the effective length factor of columns are also determined. In addition, the accuracy of the proposed design method is verified by a pair of tests carried out on full-scale semi-rigid composite frames. Moreover, a design example is proposed to demonstrate the application of the proposed design method. It is shown that the proposed design method not only takes into account the actual behavior of the beam-to-column connections and its influence on the behavior of the overall structures, but is also simple and convenient for a designer to use in engineering practice.     

型钢混凝土结构的设计与施工

对型钢混凝土结构的主要设计方法进行了分析,对我国两部规程中有关型钢混凝土梁的正截面抗弯、斜截面抗剪承载能力、偏心受压构件、剪力墙和梁柱节点的计算理论和计算方法进行了比较分析,并对型钢混凝土结构施工要点进行了讨论,以供工程设计与研究参考。     

钢结构多目标优化设计研究

钢结构在各种荷找下的响应不同,钢结构的设计方案在实际使用中的效果也不相同。以往,在钢结构优化设计中,目标函数往往是单一的,这种优化设计虽然可行,但现代科技日益发展,工程结构更加复杂化,单目标优化已经不能满足结构设计的需要．往往需要以多个目标为目标函数进行优化设计。应用有限元分析技术和多目标优化设计方法理论,较系统地对钢结构进行多目标优化设计研究。     

关于5部钢-混凝土组合结构设计规程中的若干计算问题

介绍了国内钢-混凝土组合结构的5部规程,重点阐述了以截面平衡法为基础的JGJ 138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》中存在的问题.并认为叠加法理论概念清楚、计算简单、结果安全,更适合作为实际工程设计的依据.     

基于有限元分析的平面桁架的优化设计研究

在有限元分析的基础上,利用ANSYS软件,对一个工程平面桁架实例分别使用了两种分组方法进行材料用量的优化设计,并且进行了比较。相同结构受到相同载荷和约束作用后,根据有限元分析方法计算的结果,将内力绝对值相近的杆件作为一组的分组方法比使用工程实际经验的分组方法更有效地降低了材料用量,提供了一种比工程实际更为有效的分组方法,供工程技术人员进行设计和分析时参考使用。     

基于遗传算法的飞艇结构多目标优化

首先,根据软式飞艇结构的力学特点建立了飞艇结构的多目标优化模型,以外荷载作用下飞艇“应力最小”、“变形最小”及“自重最小”为优化目标,确定膜材厚度、膜材弹性模量、飞艇内气压及飞艇细长比为优化变量.其次通过加权系数法将多目标优化转化为单目标问题,并采用遗传算法进行求解.最后,采用此方法对某一飞艇结构进行多目标优化.研究结果表明：飞艇的优化模型是有效的;结合加权系数法和遗传算法,可以获得各个目标均较理想的优化结果;通过进行多目标优化可以为飞艇结构的设计提供合理建议.     

基于鱼群算法的耦合地震作用下钢结构-控制系统协同优化设计

鉴于目前土木工程的结构抗震优化设计方法尚未考虑到结构设计与控制设计之间的耦合相关性,极有可能丧失系统最优解,故运用协同优化策略对钢结构与控制系统进行一体化设计。首先建立耦合地震作用下含磁流变阻尼器(MRD)的运动方程,采用瞬时最优控制策略对其进行地震响应控制;进一步建立钢结构和MRD的优化模型,采用鱼群算法处理结构和MRD的多目标优化问题。优化结果表明:经协同优化设计后的受控结构性能优于串行设计的;耦合地震作用的优化结果稍大于只考虑水平地震作用的。