單層短程線型球面網(wǎng)殼優(yōu)化設(shè)計及抗震性能研究.pdf

1、網(wǎng)殼具有優(yōu)美的建筑造型，不論在建筑平面、立面或型體都能給設(shè)計師以充分的創(chuàng)造自由。薄殼與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不能實現(xiàn)的形態(tài)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)幾乎都可以實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)形式既能表現(xiàn)靜態(tài)美，又可通過平面與立面切割以及網(wǎng)格、支承與桿件等變化表現(xiàn)動態(tài)美。現(xiàn)在，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于體育建筑、機場建筑、展覽館、工業(yè)廠房等各類建筑中。
　　 球面網(wǎng)殼，是目前我國應(yīng)用最多的一種網(wǎng)殼形式。單層球面網(wǎng)殼的每根桿件的有限元力學(xué)計算模型為空間梁單元。大跨度空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)近年來得

2、到日益廣泛的應(yīng)用，被用作各種公共建筑的屋蓋、雨棚等，其具有結(jié)構(gòu)組成靈活、建筑造型美觀、結(jié)構(gòu)受力合理、設(shè)計計算簡便和加工制作機械化程度高等一系列優(yōu)點，即單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計屬于離散變量結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題。
　　 本文主要研究的是單層短程線型球面網(wǎng)殼的優(yōu)化問題。首先運用大型有限元分析軟件ALGOR對單層短程線型球面網(wǎng)殼進行靜力特性分析，主要研究了不同跨度、不同矢跨比、集中荷載、不同邊界條件對單層短程線型球面網(wǎng)殼受力特性和位移特性

3、的影響，為下一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化做準(zhǔn)備。
　　 然后針對單層短程線型球面網(wǎng)殼的特點，本文提出了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化的兩級算法。采用FORTRAN語言編寫網(wǎng)殼截面優(yōu)化兩級算法設(shè)計程序，并與大型有限元分析軟件ALGOR連接。通過對不同跨度、不同失跨比、不同網(wǎng)格劃分疏密的單層短程線型球面網(wǎng)殼的優(yōu)化分析驗證此算法的有效性和可靠性。接下來利用上述算法對單層短程線型球面網(wǎng)殼進行截面優(yōu)化設(shè)計，得到了網(wǎng)殼最優(yōu)矢跨比、網(wǎng)格劃分的范圍。這些研究具有一定工程參考