最新【精品】范文参考文献专业论文探究钢筋混凝土框架结构优化设计探究钢筋混凝土框架结构优化设计摘要：本文首先概述了钢筋混凝土框架结构优化设计，然后从钢筋混凝土框架结构的框架梁柱及次梁布置、梁柱截面尺寸的选取与配筋等方面探讨了钢筋混凝土框架结构优化设计的工程应用。关键词：钢筋混凝土；框架结构；优化设计中图分类号：TU37文献标识码：A钢筋混凝土框架结构是当今建筑结构主要结构形式之一。如何使结构设计更为可靠、经济、合理，是设计者与开发商关心的主要问题。所谓可靠、经济、合理，就是在满足工程使用要求和控制条件下使设计达到一个最佳方案，即达到结构优化设计。例如，追求材料达到充分利用，用料最省，造价最低，可靠性更高和追求结构的形状更合理。结构优化设计是20世纪60年代发展起来的一门新技术。它的兴起给结构设计开辟了一条新的途径，设计方法发生了深刻变革，使人们从传统的被动结构分析转变为主动的结构优化设计，为结构设计的自动化开辟了广阔的前景。利用结构优化设计方法，通过计算机可迅速求出给定条件下的最优设计方案，设计速度大大加快，设计质量显著提高。钢筋混凝土框架结构是目前乃至今后很长时间仍是我国建筑结构中一种量大面广的结构形式，特别是近年来结构设计出图时间随着市场的要求越来越短，而结构设计、校对、审核、审查各环节主要强调满足规范、规程要求，忽视结构方案优化，这样掌握钢筋混凝土框架结构优化设计的方法就显得尤为重要。1钢筋混凝土框架结构优化设计概述1.1常用的结构优化设计方法概述结构优化设计大致可以分为三类，即尺寸优化、性能指标优化和拓扑优化。1.1.1尺寸优化对结构进行优化设计的最简单和最直接的做法是修改结构单元的尺寸，亦即在优化设计过程中将结构的尺寸参数作为设计变量，这种方法称为结构尺寸优化设计。运用这种方法，人们可以对结构进行优化，以达到目标函数最优的目的。但尺寸优化不能改变原结构的形状和拓扑，很难对原设计进行较大的修改。1.1.2性能指标优化常用的形状设计方法将控制结构形状的某些边界控制点的几何信息取为设计变量，由这些控制点生成结构的边界，从而达到改变结构的形状，使目标函数最优的目的。性能指标优化既可以改变结构单元的尺寸，又可以改变结构的形状。1.1.3拓扑优化。结构拓扑优化方法的主要思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料的分布问题。它不仅要解决尺寸优化问题，还要确定结点间杆件的连接方式，是结构优化领域中更为困难、更具挑战性的课题。1.2优化设计步骤通常对钢筋混凝土框架结构进行优化设计，可以采用建立数学模型的方法进行优化设计，即把工程实际问题用数学表达式表示，包括选定设计变量，选择目标函数，建立约束方程等几个步骤。1.2.1给定参数指预先给定的描述结构特性的参数。在优化过程中，其值是固定的，因此可以作为常数考虑，如荷载、柱高、梁长、弹性模量以及材料容重等一般都属于给定参数。1.2.2明确设计变量优化设计中待确定的某些参数，称为设计变量。一个结构的设计方案是由若干个量来描述的，这些量可以是结构构件的截面尺寸，如面积、惯性矩等几何参数，也可以是结构的几何参数，如结点坐标、高度、跨度和间距等，还可以是结构材料的力学或物理特性参数，如材料的弹性模量等。设计变量是最优化设计数学模型的基本组成部分，是最优化设计最后所要确定的参数。1.2.3构造目标函数利用设计参数描述追求目标(如重量、造价)的数学表达式称为目标函数，也称为直函数、评价函数，它是设计变量的函数，代表所设计结构的某个最重要的特征或指标。优化设计就是要从许多的可行设计中，以目标函数为标准，找出这个函数的极值(极小值或极大值)，从而选出最优设计方案。结构的体积、造价、刚度、承载力、自振频率等都可以根据需要作为优化设计中的目标函数。1.2.4构建约束条件优化设计寻求目标函数极值时的某些限制条件，称为约束条件。它反映了有关设计规范、计算规程、运输、安装、施工、构造等各方面的要求，有的约束条件还反映了优化设计工作者的设计意图。2结构平面布置2.1选取竖向荷载传至柱的传荷路径最短的结构布置形式框架柱、框架梁的布置应选取在上下各层墙体基本对齐的轴线上，以便绝大部分墙体荷载直接经框架梁传至框架柱;次梁的布置应使墙体荷载及楼、屋面恒活荷载传至框架梁的传力路线最短，这样使得梁的数量最少。2.2选取纵横向框架梁均匀承重的结构布置形式结构布置若能尽量做到纵横向框架梁均匀承重，不但结构整体抗震性能好，而且能发挥纵向框架梁的作用，同时也使得柱配筋上下均匀，柱截面大小合理。一般情况下，房间的隔墙均在横向框架梁上，若一级次梁布置又沿纵向布置，则纵向框架梁分配到的荷载很小，而纵向框架梁截面按整体刚度要求又不能取得太小，故纵向框架梁