钢框架住宅结构体系优化的对比分析-结构工程专业论文.docxVIP

- III - 目 录 摘 要 I Abstract II 1 概述 1 1.1 问题提出的背景 1 1.2 钢结构住宅发展动态 2 1.3 钢结构住宅优缺点评述 5 1.4 钢结构住宅结构体系分类 7 2 基本理论 8 2.1 结构优化设计 8 2.1.1 结构优化设计的基本概念 8 2.1.2 结构优化设计特点 8 2.1.3 结构优化设计算法 9 2.1.4 结构优化设计的数学模型 12 2.2 钢结构设计的基本理论 14 2.2.1 钢框架体系简介 14 2.2.2 多高层钢结构分析方法 15 2.2.3 钢结构构件的设计 15 3 复合形法 20 3.1 复合形法的基本思想 20 3.2 初始复合形的构成 21 3.3 复合形法的算法步骤 23 3.4 复合形法的程序框图 25 3.5 基于复合形法的优化 26 4 有限元法 31  HYPERLINK \l _TOC_250006 4.1 有限元法及 ANSYS 概述 31 4.1.1 发展与现状 31 4.1.2 有限单元法的分析的一般步骤 33  HYPERLINK \l _TOC_250005 4.2 ANSYS 的结构优化设计及分析 34  HYPERLINK \l _TOC_250004 ANSYS 软件的功能简介 34  HYPERLINK \l _TOC_250003 ANSYS 的两种操作方式 34  HYPERLINK \l _TOC_250002 4.2.3 ANSYS 中常用的有限单元 35  HYPERLINK \l _TOC_250001 4.2.4 ANSYS 架构 35  HYPERLINK \l _TOC_250000 4.2.5 结构优化在 ANSYS 上的实现 37 - IV - 5 算例及不同方法的比较 42 5.1 结构平立面布置及荷载 42 5.2 结构的优化设计 44 5.2.1 用方法一进行优化 44 5.2.2 用方法二进行优化 49 5.3 结构优化前后数据的比较 54 结 论 62 参 考 文 献 64 作 者 简 历 67 学位论文数据集 .70 -  PAGE 24 - 1 概述 1.1 问题提出的背景 1．我们国家目前对住房的需要 (1) 城市人口的增加使对住宅的需要也增加了 一九九六年到两千零一年，我们国家的住房面积已达到三千八百二十五亿平方 米，其中两千零一年的住房面积约为七百二十五亿平米。我国的住房需求量随着我 们国家经济的稳步增加也呈现出了连续增加的势头。大概到二零一零年的时候，我 国的城市化水平会达到百分之四十五，城市的人口会增长到六点三亿，这使得人们 对住房的需求量也大大的增加了。 (2) 国民经济的增长带来了居民对住房条件改善的需求 目前为止我们国家已经到了全面建设小康社会的阶段，加快推进社会主义现代 化的进程，我国的国民经济现在每年都平均以百分之七往上的速度在增加。两千零 四年十一月二十二日，我国建设部颁布了居民的住房的小康标准:到了两千二零年的 时候，我国居民的住房要从满足生存需要完成向舒适型的转化过程”。随着城市居 民可以自我支配的钱财的不断增加，他们对住房条件转变的更好的要求也在不断的 增加，这也促进了住宅建设的增长。 (3) 城市居民住房条件苦乐不均 据统计，我国现阶段的城镇家庭里，大概有百分之八的家庭，他们的人均住房 面积达不到八平米；有百分之二十七的家庭，他们的人均住房面积在八到十平米； 百分之三十九的家庭，他们的住房水平还达不到平均的住房水平。要改善住房苦乐 不均问题问题的方法就是加快危旧住房的改造以及加快住宅的发展。以上的三个方 面说明了，在很长的一个时间内，我们国家的住宅建设仍处于总量增长型发展时期 [1]。 2．传统住宅结构体系的缺陷 砖混结构和钢混结构是我国主要的传统住宅结构体系。这里，砖混结构已被建 设部从一九九九到二零零三年间渐渐的停止应用，现在我们国家主要应用的是钢混  结构。但是混凝土和砖同样，它也是不可再生的材料，它产生的的建筑垃圾很难被 处理掉。而且在水泥的生产过程中，会产生很多二氧化碳很污染环境。 传统住宅结构体系另一重大缺陷是工业化和产业化程度比较低。 低工效、低功 能、低质量， 高投入、高消耗、高污染，这是传统住宅结构体系的特点。它施工周 期长，这降低了房屋建设进程，减慢了资金回笼，提高了风险，降低了资金投资效 益。另外传统结构体系房屋自重大，对地基承载力要求相应较大，这大辐增加了地 基造价。总之传统建设方式已越来越不能满足市场、消费者对建设周期方面的要求。 这严重影响了住宅质量和建造技术的提高。 我国是耗能大国，建筑能耗占全国总能