门式刚架轻钢结构优化设计及程序开发

论文摘要

本文借助有限元分析程序SAP2000和ANSYS分别对门式刚架的建筑几何参数和截面尺寸进行了优化。并利用VB语言对ANSYS进行二次开发:基于VB程序的可视化特点及ANSYS参数化设计语言(APDL)功能,编制的程序系统的完成了门式刚架的优化设计。该程序准确可靠,较常规的方法更方便工程应用。首先,采用大型有限元分析程序SAP2000对门式刚架进行结构分析,从门式刚架的建筑几何参数——最优跨度、跨数、柱距、柱高及变截面位置几个方面来达到结构的优化;并通过算例对优化前后的结构进行用钢量的比较。其次,通过有限元分析软件ANSYS中APDL语言的软件开发功能,开发出了单跨变截面门式刚架优化设计程序。本程序可以由用户针对各种具体工程,在参数化分析过程中简单地修改其中的参数(如门式刚架跨度、檐口高度、屋面坡度、纵向柱距,荷载)来实现对于任意单跨变截面门式刚架的截面优化,达到反复分析各种尺寸、不同荷载大小的多种设计方案,极大的提高分析效率,减少分析成本。最后,利用VB开发了方便的参数输入图形化界面,结合单跨门式刚架优化设计APDL程序,自动完成门式刚架优化设计过程。通过VB结果后处理界面提取计算结果数据,获得最优的设计参数,使结构设计获取较好的经济效益。此外,通过比较优化前后参数,可以校核结构设计是否合理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 门式刚架的概念和特点
• 1.1.1 门式刚架的结构布置体系
• 1.1.2 门式刚架建筑的优点
• 1.2 门式刚架的国内外研究现状
• 1.2.1 门式刚架的研究现状
• 1.2.2 门式刚架优化设计的研究现状
• 1.3 存在的问题及发展趋势
• 1.4 本课题的研究内容
• 第2章 门式刚架设计理论
• 2.1 荷载及其效应组合
• 2.1.1 荷载的种类、取值
• 2.1.2 荷载组合
• 2.2 门式刚架的内力分析
• 2.2.1 门式刚架的内力分析方法
• 2.2.2 刚架结构内力计算方法研究
• 2.3 建立计算模型
• 2.4 截面初选
• 2.5 本章小结
• 第3章 门式刚架几何参数优化
• 3.1 结构选型
• 3.2 门式刚架几何参数优化
• 3.2.1 最优跨度及跨数
• 3.2.2 柱距优化
• 3.2.3 柱高优化
• 3.2.4 坡度优化
• 3.2.5 变截面位置优化
• 3.3 算例分析
• 3.3.1 建立模型
• 3.3.2 荷载计算
• 3.3.3 截面优化
• 3.3.4 参数优化
• 3.4 本章小结
• 第4章 门式刚架优化设计程序开发
• 4.1 利用 ANSYS 进行结构优化设计的理论
• 4.1.1 ANSYS 软件简介
• 4.1.2 ANSYS 优化设计思想
• 4.1.3 ANSYS 优化设计应用
• 4.2 基于 APDL 进行门式刚架优化的程序编制
• 4.2.1 ANSYS 的参数化设计语言APDL
• 4.2.2 基于 APDL 进行门式刚架优化设计
• 4.3 基于 VB 的 ANSYS 二次开发
• 4.3.1 基于 VB 的 ANSYS 二次开发思想
• 4.3.2 门式刚架优化设计软件开发
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 基于 VB 的参数输入
• 4.4.2 APDL 进行门式刚架优化设计程序
• 4.4.3 优化结果分析
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录：不同跨度随坡度变化的用钢量表
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢