钢筋混凝土单筋梁优化设计

提出了钢筋混凝土单筋梁优化设计方法。该法以梁单位长度的造价为目标函数 ;以规范对单筋梁的正、斜截面强度及构造要求为约束条件 ;以梁截面尺寸 ,主筋直径、根数 ,箍筋直径、间距等为设计变量。最后对各分项的经济性做了分析比较     

基于Lagrange乘数法的钢筋混凝土矩形截面单筋梁截面优化

以工程成本为目标函数,以截面有效高度为设计变量,考虑弯矩设计值、截面尺寸、配筋率等约束条件,建立了钢筋混凝土矩形截面单筋梁的优化模型.采用Lagrange乘数法对优化模型进行求解,通过算例证明该方法的有效性,为优化提供新的思路.     

钢筋混凝土结构受弯构件截面强度的优化模型

本文按钢筋混凝土结构规范的要求,考虑设计与施工两方面因素,对钢筋混凝土基本构件的基本问题之一——受弯构件截面强度进行了优化分析,分别建立了: 单筋矩形受弯构件正截面强度优化的理论解:应用罚函数法——单纯形加速法寻优的约束条件下非线性多变量优化模型。单筋矩形受弯构件正截面强度优化的实用解:将非线性多变量在有等式约束与不等式约束条件下的寻优问题化为无     

钢筋混凝土双筋梁与单筋梁的经济比较

分析了钢筋混凝土梁设计成双筋梁比单筋梁经济的原理,通过某办公楼矩形截面简支梁配筋计算,得出了相同配筋的梁按双筋梁计算的承载力比单筋梁计算的承载力高的结论,以推广该双筋梁设计方法,从而给工程增加经济效益。     

桁架式配筋打印混凝土梁力学性能试验研究

混凝土打印工艺的要求使得梁构件无法配置箍筋,为此设计了不同桁架式配筋的打印混凝土梁构件,并对其进行静力加载试验。对不同桁架数、不同纵筋尺寸的打印混凝土梁分别进行了正截面破坏试验和斜截面破坏试验,研究了桁架式配筋打印混凝土梁在静力加载下正截面与斜截面的破坏特征、荷载与挠度曲线。试验表明,适筋破坏的桁架式配筋打印混凝土梁正截面抗弯承载力与参照普通混凝土单筋矩形截面梁的计算承载力相近,但桁架的腹筋提高了梁的整体刚度;桁架腹杆筋向支座弯起部位的斜截面抗剪承载力与按普通混凝土弯起钢筋部位斜截面计算承载力相差较大。     

玄武岩纤维筋透水混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究配筋率对梁抗弯性能的影响,设计并制作6根相同截面形式、不同配筋率的玄武岩纤维筋透水混凝土梁,并进行三分点加载试验,分析加载过程中试验梁正截面抗弯承载力、跨中挠度、玄武岩纤维筋与透水混凝土变形协调性及裂缝变化情况。研究结果表明,试验梁基本满足平截面假定;超筋状态是试验梁工作常态;增大玄武岩纤维筋配筋率不能有效提高试验梁开裂弯矩;试验梁正常使用极限状态发生先于承载能力极限状态,进行正截面抗弯承载力设计时,应优先以正常使用极限状态为设计准则;为保证结构设计经济性与合理性,玄武岩纤维筋透水混凝土梁正常使用极限状态应调整为跨中挠度≤L_0/100、最大裂缝宽度≤1mm。     

部分预应力混凝土梁开裂截面中和轴位置实用计算法

本文首先给出部分预应力单筋矩形截面混凝土梁开裂后中和轴位置的计算图表。对于单筋T形截面的中和轴位置,本文提出了有关计算参数,利用上述图表,通过简单迭代,亦可很快求出。对于矩形和T形截面的双筋梁,均可换算成T形单筋粱,从而求出其中和轴的位置。当T形截面的翼板尺寸较大,其配筋率和预应力又都较小时,可直接用近似的线性方程求得能够满足设计精度的中和轴位置。本文还对线性方程的误差进行了分析,并给出了近似公式的适用范围。本文所述计算方法可供设计应用。     

钢结构平台盖板的优化设计

以钢结构平台盖板的用钢量为目标函数,以强度和刚度等要求为约束条件,以盖板工字钢梁截面尺寸、数目和钢板厚度为主要设计变量,应用改进枚举法,分别得到3种不同结构形式下的优化设计结果,并对这3种优化设计结果进行比较。结果表明:采用I18作为工字钢梁的方案一为最优化设计方案。     

单筋和双筋矩形截面梁的相关性分析

从公式推导和实例对比两个角度出发,分析了单筋矩形截面梁和双筋矩形截面梁纵筋的相关关系,并通过实际数据验证了单双筋梁之间的相互关系,为双筋矩形截面梁纵筋面积计算提供简便快速的方法。     

部分预就力砼单,双筋梁截面开裂后应力一种计算方法

本文采用一种简化假设，着重推导了部分预应力砼单、双筋梁截面开裂后的应力计算公式，运用卡丹公式三次方程，并引入参数，截面消压后，使用荷载作用下钢筋和中的应力增量以及换算截面特性均用以上参数表达，所得公式能够方便设计计算。     

基于混合变量的张弦梁结构优化设计研究

探讨了以预张力和截面尺寸为设计变量的张弦梁结构优化设计问题,建立了优化设计的数学模型,提出了基于混合变量的张弦梁结构优化设计的两级算法.从文中算例可看出,该方法具有较好的计算效率和收敛性.     

Optimum design of cellular beams using harmony search and particle swarm optimizers

Cellular beams became increasingly popular as an efficient structural form since their introduction. Their sophisticated design and profiling process provide greater flexibility in beam proportioning for strength, depth, size and location of circular holes. The main goal of manufacturing these beams is to increase the moment of inertia and section modulus, which results in greater strength and rigidity. Cellular beams are used as primary or secondary floor beams in order to achieve long spans and service integration. In this study, the design problem of cellular beams is formulated as optimum design problem. The minimum weight is taken as the design objective while the design constraints are implemented from The Steel Construction Institute Publication Number 100. The design methods adopted in this publication are consistent with BS5950 parts 1 and 3. The formulation of the design problem considering the limitations of the above mentioned turns out to be a discrete programming problem. Harmony search and particle swarm optimization methods are used for obtaining the solution of the design problem. The design algorithms based on these two techniques select the optimum UB section to be used in the production of a cellular beam subjected to a general loading, the optimum hole diameter and the optimum number of holes in the cellular beam. Furthermore, this selection is also carried out such that the design limitations are satisfied and the weight of the cellular beam is the minimum. A number of design examples are considered to demonstrate the efficiency of the algorithm presented.     

地震荷载下考虑框架结构经济效益的柱网尺寸优化设计

利用有限元分析软件ANSYS,结合优化设计方法,以某6层框架结构为例,以其柱网尺寸和梁、柱截面尺寸为设计变量,单位建筑面积上的混凝土用量(造价)最低为目标,在满足我国现行规范的强度、位移及构造要求的前提下,对其进行多遇地震作用下的结构优化设计,得出最优解。     

钢筋混凝土矩形梁的优化设计方法

介绍了钢筋混凝土矩形梁优化设计方法的相关理论,探讨了优化设计在钢筋混凝土矩形梁设计过程中的可行性,以某钢筋混凝土矩形简支梁为例简述了其优化方法,所得结果相比采用传统设计方法结果能较大降低结构成本,从而阐明了优化方法在工程结构设计中应用的重要性。     

输电线工程中双钢管杆结构优化设计分析

以某一110 kV输电线路双钢管杆为研究对象,采用萤火虫优化算法对双钢管杆结构进行优化设计分析。采用有限元法壳单元建立双钢管结构的力学模型,并调入到MATLAB编写的萤火虫优化算法中;以双钢管杆结构用钢总重量为优化目标,以结构的刚度和强度为约束条件,对钢管杆主要构件的管径和壁厚共26个设计变量进行优化分析。获得的双钢管杆结构优化分析结果在满足设计规范的前提下减轻了结构重量,充分利用了各部件的力学性能,达到了节约成本的目的。本文的结构优化设计方法可为钢管杆结构制造提供了参考。     

Optimum Design System for Steel Cable-Stayed Bridges Dealing with Shape, Sizing Variables and Cable Prestresses

Abstract: A general-purpose, rigorous and efficient optimum design system for steel cable-stayed bridges is developed, in which not only can the cable anchor positions on the main girder and pylon, and the crosssectional dimensions of the member elements be dealt with as design variables, but also the pseudo-loads applied to the cables. A powerful two-stage optimum design method is proposed to determine the optimum values of design variables for the cost minimization problem under stress constraints. At the first-stage optimization process, the cable arrangement and sizing variables are optimized by using the approximate concept and dual method with mixed direct/inverse design variables. Then the optimum values of pseudoloads, which induce the optimum prestresses into the cables, and the optimum sizing variables are determined so as to minimize the total cost of the bridge further by utilizing the sensitivities with respect to the pseudo-loads and a modified linear programming algorithm. The rigorousness, eficiency and practical usefulness of the proposed optimum design system are demonstrated by giving numerical design examples and the investigations of the optimum solutions at various design conditions. The significances of dealing with cable anchor positions and pseudo-loads as design variables are also emphasized.     

简支钢梁抗火设计的优化分析

本文基于“双重优化设计”概念给出了简支钢梁抗火优化设计方案,利用有限元软件ANSYS对简支钢梁分别在常温条件下和一定临界温度条件下进行了截面尺寸优化设计和抗火保护优化设计。通过计算,得到了高温下简支钢梁的抗火优化设计结果随温度变化的规律,并给出了选取较优设计方案的建议。分析结果表明,利用本文给出的优化方案可以得到安全、经济、可靠的设计结果,能够节省钢材用量和防火保护材料的用量。     

基于混合变量的预张力结构优化设计研究

探讨了以预张力和截面尺寸为设计变量的预张力结构优化设计问题.建立了预张力结构优化设计的数学模型,提出了基于混合变量的预张力结构优化设计的两级算法.第一级优化以预张力作为设计变量,采用基于连续变量的数学规划法进行搜索,第二级优化在固定预张力状态下,在构件截面尺寸变量级采用离散变量优化设计方法求解.从文中算例可看出,该方法具有较好的计算效率和收敛性.     

地下洞室的埋置深度和洞形设计优化

将洞周控制点的位移偏差作为优化设计的目标函数，把洞周几何参数分离为形状变量和面积变量，并以形状变量为设计变量，以面积变量去满足设计约束条件。本文用这种优化方法进行了实例计算，探讨了在不同埋置深度条件下的地下洞室形状的最优断面的一般变化规律。