摘要：目前复杂结构的抗风优化研究大多集中于高层建筑,很少针对风敏感的大跨屋盖结构.考虑强度、刚度和几何尺寸等多重约束,基于虚功原理和Lagrange乘子将抗风优化转化为无约束问题,编制数值程序整合有限元计算和优化分析两部分,然后对杆件数为10 080的实际双层柱面网壳进行优化设计,讨论了设计变量可行域、初始值和调整步选择等对优化结果的影响.研究表明,采用本文方法可实现对空间桁架结构进行多重约束下的高效抗风优化设计,网壳总重降低约37%,风致响应分布不均使得有必要设定可行域下限,而设计变量初值和调整步选择不影响最后的优化结果.

摘要：目前对风敏感结构的优化方法研究集中于高层建筑结构,很少针对大跨空间结构.准则法是求解多设计变量优化问题的有效方法.首先建立复杂空间桁架结构的抗风优化设计理论和方法,然后以一实际双层柱面网壳结构为研究对象,基于风洞试验数据计算的等效静力风荷载进行优化设计,并讨论了截面积下限、满应力步长等因素对优化结果的影响.研究表明,在所有杆件最大应力不超过初始设计值的条件下,结构总重降低了约48%,通过设定截面积下限不仅保证截面积的合理取值,也使材料性能得到充分利用,进一步降低结构总重.

摘要：轻钢门式刚架结构是单层工业厂房中一种常见的结构形式,风荷载是其结构设计的重要荷载之一.已有抗风优化研究中一般仅考虑单目标的等效静力风荷载,在多个约束条件时不能保证优化结果的准确性.笔者基于风洞试验数据库构造多目标等效静力风荷载,基于最优准则法对单榀变截面门式刚架进行抗风优化设计.分别以工字钢的腹板高度和材料总重为设计变量和优化目标,以柱顶水平位移和跨中挠度为约束条件,基于MATLAB数值平台,编制了抗风优化计算程序.研究表明,多目标等效静力风荷载能够保证约束位移的数值与随机峰值基本一致,在满足约束条件的前提下,优化设计使结构总重降低了23.2%,经济效益明显,且优化后的截面尺寸符合变截面门式刚架的力学特点.