拓扑优化-拉压杆模型方法设计钢筋混凝土开孔深梁的仿真研究

为了提高钢筋混凝土深梁设计的合理性,提出一种拓扑优化-拉压杆模型(strut-and-tie model, STM)设计方法,并展开与中国现行规范推荐的经验设计方法的对比研究。共设计了3组6根钢筋混凝土开孔深梁,开展了相应的非线性有限元静力仿真。结果表明,采用拓扑优化-STM方法设计的构件不仅能在减少15%~25%钢筋用量的情况下提升20%以上的承载力和30%左右的变形能力,而且可以减少孔洞角部等应力较大处的混凝土拉损伤,提升这些部位钢筋的利用率。因此,拓扑优化-STM方法可为日后的钢筋混凝土开孔深梁设计提供参考。

型钢混凝土梁模板支设的优化设计

为了对型钢混凝土梁的模板设计进行优化,以实际工程设计过程为例,分别通过有限元软件ABAQUS和品茗安全计算软件对其设计结果进行优化分析。有限元分析结果表明,型钢在施工过程中可以承担部分混凝土的重力荷载;根据型钢骨架和模板支架体系协同受力的结果,可以将混凝土的自重考虑折减系数的方法应用到品茗安全计算软件中,达到优化设计的目的。

矩形钢管柱下伸地下室层的节点设计研究

介绍了两种钢结构中矩形钢管混凝土柱下伸地下室时于地下室顶板处钢柱与钢筋混凝土梁连接的节点做法。根据工程实际情况对规范和标准图集做法提出优化方案,并提出相应具体的设计措施。通过钢筋拉拔试验验证该节点的焊接可靠性,为相关工程设计提供理论依据和实践经验。

钢筋混凝土框架结构优化的萤火虫算法

为提高钢筋混凝土框架结构优化效率,将离散化的萤火虫算法应用于钢筋混凝土框架结构优化中。建立离散萤火虫算法的数学模型,通过萤火虫的变量离散化和萤火虫的位置更新离散化将萤火虫改造为离散变量萤火虫算法,将其用于钢筋混凝土框架结构优化。钢筋混凝土框架结构优化算例结果表明:离散萤火虫算法的优化结果均能满足约束条件,其优化结果相比于遗传算法、改进遗传算法更优,效率更高,说明了该算法在钢筋混凝土框架结构中的适用性。

钢筋混凝土单筋梁优化设计

提出了钢筋混凝土单筋梁优化设计方法。该法以梁单位长度的造价为目标函数 ;以规范对单筋梁的正、斜截面强度及构造要求为约束条件 ;以梁截面尺寸 ,主筋直径、根数 ,箍筋直径、间距等为设计变量。

钢筋混凝土柱下单独基础优化设计

通过分析钢筋混凝土柱下单独基础优化设计的特点，采用约束非线性离散变量的优化算法，建立优化的数据模型，对约束非线性离散变量的优化算法进行改进．并进行数值计算和分析，结果表明本文采用的方法优化速度快。

两端任意支承的矩形截面钢筋混凝土梁可靠性优化设计

利用雷－菲法把非正态变量转换为当量正态变量，建立了在多个任意分布基本变量情况下的可靠性结构优化设计数学模型［１］。该模型以极限状态设计方法为基础，采用机遇约束规划方法变换为一个等价确定性非线性规划问题；最后给出了设计价格最小的矩形截面钢筋混凝土梁的可靠性优化设计实例。

钢筋混凝土T形梁优化设计研究

利用有限元软件ANSYS建立钢筋混凝土T形梁参数化模型,以截面尺寸和纵向受力钢筋面积为设计变量,以造价最省为优化目标,并以跨中挠度、最大混凝土压应力和钢筋拉应力为状态变量,对钢筋混凝土T形梁设计进行了优化,与规范设计相比,有限元优化设计能得到更加经济合理的结果。

钢筋混凝土连续梁离散变量优化设计

提出了钢筋混凝土连续梁的离散变量优化设计方法。目标函数为连续梁的总造价。约束条件为规范对梁的正、斜截面强度、挠度、裂缝宽度及构造要求 ;设计变量以符合常规习惯的梁截面尺寸 ,主筋根数、直径 ,箍筋直径、间距等离散变量的形式出现。结果表明 ,优化方案构造合理 ,造价最低。

无粘结预应力双向板优化设计方法研究

本文在对无粘结预应力双向板两个方向平衡荷载分配方案分析的基础上，建立了以两个方向预应力筋面积与总平衡荷载的关系式，在满足极限状态、正常使用极限状态和构造要求的条件下。

钢筋混凝土矩形梁经济配筋率近似公式推导

以梁的有效高度h0为变量建立梁的造价函数,通过求解微分方程,推导了钢筋混凝土矩形截面梁的经济配筋率近似公式,公式表明,梁的经济配筋率只与材料强度有关,与梁的截面尺寸无关。

预应力混凝土海洋平台配筋混合离散变量优化设计研究

分析了预应力混凝土海洋平台配筋优化设计的特点 ,建立了其截面配筋的混合离散变量优化设计模型 ,将竖向和环向单位宽度范围内预应力钢绞线、普通钢筋的根数以及单根受力筋的截面面积或者直径作为离散变量 ,混凝土平台罐体的壁厚作为连续变量 ,混凝土平台的材料总造价作为目标函数 ,规范对混凝土平台的强度、抗裂及构造等要求作为约束条件。通过实例计算表明 ,建立的混合离散变量优化设计模型是高效和可靠的。

建筑结构框架梁的非线性规划解

针对钢筋混凝土框架梁,将非线性优化设计问题转化为几何规划问题,并导出了钢筋混凝土框架梁截面优化设计的计算公式.算例结果分析表明,方法具有较好的实用价值.

钢筋混凝土连续梁截面高度优化设计

通过对钢筋混凝土多跨连续梁截面高度取值方法的分析和经济比较,提出了可方便地应用于工程设计的连续梁整体优化设计方法。

钢筋混凝土矩形梁最小成本设计曲面研究

采用数学最优化理论,结合现行设计规范,对钢筋混凝土矩形梁在极限强度状态下进行研究。提供一个设计空间曲面作为最小成本设计时选用最优化配筋比的依据。求得梁断面的最优配筋比及其相对应断面有效高度,以使得梁体成本最小。求取一个配筋比边界曲面作为区分采用单筋或双筋梁设计之用。

钢筋混凝土偏心受压柱全约束离散变量优化设计

提出了钢筋混凝土偏心受压柱全约束条件下的离散变量优化设计模型,设计变量取截面尺寸(b×h)、纵向钢筋直径及根数、箍筋直径及间距,以规范对钢筋混凝土柱抗压、抗剪强度要求,最小配筋率要求,稳定性要求,抗震设防要求等建立约束条件,以柱的全部材料造价为目标函数。通过实例计算表明,该方法对指导钢筋混凝土偏心受压柱的设计,节约造价是很有价值的。

考虑成本和环境影响的RC梁可持续优化

随着可持续意识的提高,降低土木工程结构的环境影响已成为结构工程师亟需解决的问题之一。区别于传统的结构优化(成本最小化或者重量最小化),以环境影响和成本为目标函数,构建了钢筋混凝土梁的可持续设计优化模型。众多的环境影响类别增加了可持续决策制定的难度,为了增加钢筋混凝土结构可持续优化结果的科学性,采用GaBi软件,通过对混凝土和钢筋的各类环境影响评价指标进行归一化处理,得到其环境影响得分。以钢筋混凝土梁为例,分析了截面宽度、高度和混凝土强度等级对成本优化方案和环境优化方案的影响。通过优化可以更加有效地使用混凝土和钢材,显著降低混凝土结构的环境影响,从而帮助工程师能够在经济性和环境影响之间进行权衡。

钢筋混凝土简支深梁拓扑优化设计方法试验研究

运用拓扑优化辅助完成工程设计是近年的一种新方法。利用钢筋分离模型GBESO获取基于应力均匀化分布的最优钢筋拓扑,为解决钢筋混凝土深梁等二维构件的工程配筋设计难题提供新思路。分别参照该优化算法的解和按中国规范推荐的深受弯构件经验设计方法完成了一组钢筋混凝土简支深梁配筋设计,并进行静力对比试验。结果表明:钢筋分离模型GBESO设计的构件钢筋消耗量较低,极限承载能力较高,裂缝开展能力较强,且在破坏过程中表现出更佳的耗能能力,由此证明以斜钢筋补强斜截面的配筋设计方式更符合构件的受力机理和特性。钢筋分离模型GBESO在深梁配筋设计方面的能力得到一定的验证。

基于遗传算法的钢筋混凝土梁离散优化设计

首先给出钢筋混凝土矩形截面简支梁的离散优化模型,进而给出了简化的数学模型,设计了相应的适应度函数,用改进遗传算法来寻求最优设计方案,取得了较好的效果。

基于遗传算法的钢筋混凝土梁桥优化设计

基于遗传算法对钢筋混凝土梁桥结构进行优化设计,运用遗传算法GA工具箱对钢筋混凝梁的截面有效高度和钢筋用量进行优化,以达到降低工程造价的目的。研究表明,利用遗传算法可以方便有效地寻找出工程结构设计的最优结果。