钢筋桁架楼承板优化设计研究-结构工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 致 谢 随着本文写作接近尾声，我六年半的工大求学生涯也即将结束，回顾多年来 大学生活和学习中的点点滴滴，欢笑与泪水并存，成长与收获兼得。六年半的时 间，我从一个刚走进大学校园的懵懂无知少年，成长为一个敢于奋斗拼搏、勤于 钻研的成熟青年。这其中的酸甜苦乐，都在师恩和友情的滋养下而倍增珍贵。 本文是在我攻读研究生期间完成的，自选题、修改到成稿都有我的导师完海 鹰教授的悉心指导。完教授渊博的知识，严谨的科研和治学态度，孜孜不倦的敬 业精神感染了我，也是我不断进步的源源动力。完教授不仅在学习上严格要求我， 而且工程实践中给了我锻炼的机会，让我掌握了一定的专业技能和实践经验。借 此机会，我向完海鹰教授表示衷心地感谢。 感谢培养了我六年半 的母校——合 肥工业 大学，是她为我提 供了一个广 阔的平台，在这个平 台上汲???知识 ，开阔 视野。 感谢 601 的同门们，谢谢你们的理解和包容，感谢陈安英老师在论文思路方 面的指导，感谢夏文新同学在有限元软件操作方面给予的帮助，与你们的探讨、 研究使我更好更快地完成了本次研究工作。 感谢我的室友和闺蜜们，谢谢你们的友情陪伴，让我在日日开心时有与人分 享的空间，在偶尔失落时有个心灵停靠的港湾。 最后，感谢我的父母，感谢父母的养育之恩，感谢你们一直以来在学习和生 活上给予的支持与鼓励。 作者：车建萍 2014 年 3 月 3 日 I 摘 要 钢结构住宅作为新兴的第三代建筑逐渐在国内发展起来，其施工工期较短， 结构空间使用率高，且具有卓越的抗震性能，符合住宅产业化的发展要求。对于 钢结构住宅来说，楼板体系是其中一个重要组成部件。钢筋桁架组合楼板是一种 新型组合楼板，具有施工速度快、结构受力性能优越等优点。在施工阶段，钢筋 桁架组合楼板不需要支模，而是利用构件中的钢筋桁架提供的刚度，无支撑长度 较大，满足钢结构住宅对于施工速度的要求；使用过程中，钢筋桁架组合楼板中 的钢筋桁架、底部钢板和混凝土形成复合结构共同承受荷载。 论文在对钢筋桁架组合楼板抗弯性能试验研究基础上，从满足施工及设计需 求出发，对新型组合楼板优化设计进行研究。介绍了优化算法，并初步建立了钢 筋桁架楼板优化设计的数学模型。开展钢筋桁 架楼板抗弯性能试验 ，并建立试 件有限元模型，通过试 验结果对比分析，验 证有限元模型建立的 可靠性。开 展了钢筋桁架组合楼板优化分析，为了使优化过程和结果可靠收敛于全局最优， 将零阶方法和一阶方法结合，把钢筋桁架高度、钢筋桁架间距和钢筋直径作为设 计变量，强度、变形等作为约束条件，在使用阶段以造价为目标函数，在施工阶 段综合考虑钢筋用量和楼板厚度为目标函数，建立优化模型，进行优化设计。 通过研究，给出了优化次数与设计变量、状态变量和目标函数的关系，得到 优化设计成果，并对优化成果对比分析，经过优化计算的楼板受力更加合理，而 且节约材料。对优化楼板的校核计算表明，优化后的楼板符合设计原理，与原设 计方案相比，其应力、变形指标均得到了改善。论文分析了材料价格、材料强度、 板面荷载和板的跨度等因素对使用阶段钢筋桁架楼板优化结果和造价影响，得出 板面荷载和板的跨度是影响最优桁架高度的主要因素，根据优化结果编制了楼板 优化设计表格，对设计具有一定参考价值。最后通过增加楼板优化的数量，得出 了在施工阶段钢筋桁架模板最大使用跨度的增加趋势，对钢筋桁架模板选用表进 行了改进。 关 键词： 钢筋桁架；组合楼板；优化设 计 ；使用阶段；施工阶 段 II ABSTRACT As the new third generation of buildings, steel structure residences, which have been gradually developed in China, have short construction period, high space utilization and perfect earthquake-resistant capacity. This new type of residence is an excellent choice in housing industrialization development. The floor system is one of the most important part of the steel structure residence. Steel truss composite slabs is a new composite slabs with a lot of advantages, such as construction speed and superior force str