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《北京交通大学》 2007年
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基于正交试验的密肋复合墙体优化设计研究

唐珊珊  
【摘要】: 密肋壁板结构是一种新型节能建筑结构体系,有着很好的推广应用前景。密肋复合墙体作为其主要承力构件,在多层及高层房屋建筑中的理论与应用研究方面已取得了重要的阶段性成果,但在如何进行墙体的优化设计以及协调其安全性和经济性的关系等方面研究尚少。本文将经济、实用的优化设计思想引入了本体系的研究,并考虑到密肋复合墙体弹塑性阶段受力的复杂性,采用基于正交试验的变换优化分析求解法进行了密肋复合墙体的优化分析。主要完成的研究内容及成果有: 1.参照前期试验结果,利用有限元分析软件ANSYS对密肋复合墙体进行非线性分析,采用实体单元solid65模拟混凝土和填充砌块,运用随动强化模型与William-Warnke五参数破坏准则建立了合理的、有足够精度的整体式有限元模型,并探讨了不同框格划分方式对于密肋复合墙体承载力和变形能力的影响规律。 2.选取剪跨比、轴压比、混凝土强度等级、砼截面面积与墙体总截面面积比值、肋柱配筋和肋梁配筋六个因子,采用正交试验设计方法安排不同因子水平的试验,借助APDL语言进行了参数化建模分析,研究密肋复合墙体的抗剪承载力与经济性的协调关系。 3.应用直观分析和方差分析方法探讨了各个因子对于墙体抗剪承载力和墙体平方米造价影响的显著性,并对墙体抗剪承载力和墙体平方米造价与它们各自的显著因子之间的关系进行了线性拟合。 4.给出了密肋复合墙体优化设计数学模型。由于目标函数和约束条件多数为设计变量的非线性函数,属于有约束的非线性规划问题,因此采用线性回归方法将其转化为线性问题,利用线性回归的控制功能实现优化设计,并给出了实现优化目标的步骤。这种方法为实际工程应用提供了参考,同时也为结构的优化设计研究提供了一种思维方式。
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