钢筋混凝土平面框架优化及程序设计-结构工程专业论文.docxVIP

The Optimization and Program Design of Reinforced Concrete Frame Structures A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Civil Engineering By Bai Daichun Supervised by Ass. Prof. Fan Xingyi Major: Structure Engineering College of Civil Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May 2011 中文摘要 中文摘要 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 I I PAGE PAGE IV 摘 要 将最优化设计理论的应用和工程结构设计结合在一起就是结构的优化设计 （是一种在众多的设计方案中来探寻最合适的设计方案的现代设计方法）。它将数 学优化方法、计算机技术和专业设计理论结合在一起，采用一些科学的设计方法 来降低各种物力、财力以及人力的投入，可以创造相当可观的社会效益和经济效 益。 钢筋混凝土框架结构由于其平面布置灵活、造价相对较低以及利于标准化施 工等优点，已成为我国重要的建筑结构形式之一，其应用也会越来越广泛。所以， 对这种结构进行优化设计已经成为一种必要，很多学者在优化设计理论方面进行 了广泛的研究，也取得了一些成果。基于以上状况，本文对钢筋砼平面框架结构 的优化设计进行了探讨，目的在于工程应用而不是发展新的优化技术。因此，本 文对前人的研究成果、研究方法以及局限性进行了分析总结，建立了以造价为目 标的符合设计规范的平面框架梁、框架柱的优化设计数学模型。本文以梁柱截面 尺寸以及配筋面积为优化设计变量，选取了最符合工程实际的离散变量分部优化 的规划法来进行优化计算，为此，本文详细介绍了离散变量的数学优化方法，力 求做到思路清晰、数学过程简单，为探寻最优解做理论上的准备。最后针对钢筋 混凝土平面框架的特点，采用分部优化方法对梁和柱进行优化设计，同时对平面 框架在优化时所存在的一些问题进行了思考，并最终设计了一个界面友好且实用 的平面框架结构优化设计程序，程序采用界面交互输入有限元结构分析参数以及 相关的优化设计参数，并融入了设计规范，进行简单操作就可以自动实现结构分 析及寻优计算和保存数据，并经过实例验证，优化结果可行，可以为工程设计提 供一些指导。 本文的研究可以为钢筋混凝土框架结构的结构设计提供一些参考性的指导原 则，同时，该优化设计程序还可以进行扩充，有着重要的现实意义。 关键词：钢筋混凝土框架结构，优化设计，离散变量，分部优化，非线性规划 英文摘要 英文摘要 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 III III PAGE PAGE IV ABSTRACT Structural optimization theory applied to engineering structural design is structural optimization design, which is a modern design approach to find the most appropriate design in many feasible design methods. It consists of mathematical programming, computer technology and professional theory, which is a scientific design approach and adopted to reduce the investment of the material, financial and human, and create huge social and economical benefits. Reinforced concrete frame structure has flexible layout, low costs and ease of standardized construction, which becoming the most important structure form in our country, and the application will become more widespread. So, reinforced concrete frame structure opt