基于概念分析的铁路客站结构优化研究.pdfVIP

第3 3卷 ，第2 期 中 国 铁 道 科 学 VoL 33 N0．2 2 0 1 2年3月 CHI NARAI LWAYSCI ENCE Ma r ch ，2012 文章编号 ：1001—4632( 20 12) 02- 00 59—07 基 于 概 念 分 析 的 铁 路 客 站 结 构 优 化 研 究 常鹏 ，郭子昭，杨娜 ( 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044) 摘要：应用解释结构模型，分析铁路客站结构设计参数与工程材料用量之间的影响关系 ，得到结构设计 参数的逻辑层级关系。在客站雨棚结构的各设计参数中，基本风压、材料强度和雨棚高度对雨棚结构的用钢量 影响最大，处于逻辑关系的第1层 级；结构类型 、站 型、基本柱网和抗 震设 防烈度等参数 的影 响较 大，处于第2 层级；其他处于低层级的设计参数对用钢量影响较小。结合解释结构模型的分析结果，选取影响雨棚经济性较 大的前2个层级中的设计参数为主要变量，运用概念分析方法进行雨棚结构优化，得出不同条件下合理的结构 形式及工程用钢量范围。结果表明，以用钢量作为优化 目标时，双侧悬挑雨棚的经济性优于单侧悬挑雨棚；实 腹钢梁结构适用于所有双俱9悬挑雨棚；单侧悬挑结构则需根据跨度、基本风压、有无拉杆等条件具体判断其适 用的结构形式。 关键词：铁路客站；雨棚；解释结构模型；概念分析；设计参数；结构优化 中图分类号：U29 1．6： U3 1 文献标识码：A doi ：10．39 69 ／j ．i s sn ．100 1—4 632 ．20 12．02．1 1 随着现代铁路的建设，数 目众多的大中型铁路 参数 的逻辑关系。结构概念分析可从结构设计角度 客站 需要新建或者扩建 ，许多新的结构类型及建筑 出发，摒弃对优化 目标影 响不大的参数，筛选 出重 材料被应用其 中，如 目前在大型客站中广泛应用 的 要设计参数，得到不同条件下合理的优化结果。 无站台柱雨棚结构[ 1] ，其使用比较多的结构形式有 限于篇幅，本文 以铁路客站雨棚为例，运用解 空间钢管桁架结构、悬挑或斜拉结构、张弦梁结构 释结构模型及概念分析方法，研究设计参数与工程 和网壳结构，其中钢管桁架结构应用最多，其实质 材料用量、造价之间的关系，进而进行结构优化。 上是格构化的梁式结构 。根据有关文献 ，雨棚结构 费用约 占全部投资的70 ％[2] 。可见工程设计在很 1基于I SM的铁路客站雨棚结构设 大程度上决定 了工程造价，合适的结构体系和设计 计参数逻辑关系分析 方案可 以节约工程投资L3。4J 。 铁路客站结构是一个庞大系统，对其进行整体 一般情况下，解释结构模型分析问题逻辑关系 优化很难实现 。可根据结构特性将其分为相对独立 的具体过程是：①根据分析对象，选择构成复杂系 的几部分，分块优化，然后再集 中到一起进行整 统的内部主要参数；②由各主要参数之间的关系， 合 。从结构构成层面，铁路车站结构可 以分为立 写出邻接矩阵并通过一定的矩阵运算求出可达矩 柱、楼盖、屋面、雨棚、轨道层等部分。 阵；③通过可达矩阵得出系统各参数之间内在全部 解释结构模型( I nt er pr et at i ve St r uct ur a l 的直接和间接关系；④得到各主要参数的多级有向 Model ，I SM) 是分析复杂问题 内部因素重要逻辑 连接图和逻辑层级关系。 关系的一种较好方法。I SM分析逻辑关系的特点 将铁路客站雨棚结构优化 目标设为 “结构用钢 是从整个系统分解出多个相关 的参数，然后根据专 量最小”，采