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钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计

高新艳  
【摘要】: 本文应用有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土框架结构进行了整体静力分析、模态分析和地震反应谱分析,同时对结构进行优化设计。 钢筋混凝土框架结构具有造价低、平面布置灵活、便于标准化施工等优点,使其成为我国已建建筑的重要结构形式,而且在未来仍将保持良好的发展前景。因此,寻求该结构的科学合理的设计方法,对保证建筑安全、提高建筑投资效益是必要而迫切的。结构优化设计是在满足各种规范或某些特定要求的条件下使结构的某种广义性能指标(如重量、造价、刚度等)为最佳。优化设计集专业设计理论、数学最优化方法和计算机技术于一体,为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,能够大大提高设计效率和设计质量。 本文研究的主要内容由以下三部分组成: 1.建立以造价最小和延性最大为目标的数学优化模型,把各层框架构件的截面尺寸作为设计变量,强度、侧移、轴压比等作为约束条件,进行优化设计,选出最优方案。 2.提取出各组合的内力值后,按照现行规范计算了各层主梁、次梁和柱子的配筋,以及结构的延性、侧移、轴压比等。 3.建立符合实际情况的ANSYS实体模型,对模型做在恒载、活载和水平地震作用下的空间整体分析,进行内力组合,得出结构设计的内力和变形图。进行模态分析后,得到了结构的自振特性及结构的主振型。结合模态分析的结果,对结构进行了地震加速度反应谱分析,得到了结构的抗震特性。 本文的研究不仅可用于钢筋混凝土框架结构的优化设计,而且,对其它结构形式的建筑结构优化设计也具有一定的参考价值。


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