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1、四川建筑科學(xué)研究第37卷第4期36SichuanBuildingScience2011年8月基于穩(wěn)定理論的單斜式桁架優(yōu)化設(shè)計(jì)趙冰，任治章(南陽(yáng)理工學(xué)院土木工程系，河南南陽(yáng)473o04)摘要：?jiǎn)涡笔狡叫邢倚弯撹旒茉趯?shí)際工程中應(yīng)用廣泛，當(dāng)跨度、荷載及材料、桿件截面形式一定時(shí)，桁架的用料及造價(jià)取決于腹桿的傾角。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定角取值在[3O。，6o。]，但在設(shè)計(jì)中，角究竟取何值才能使桁架用料最省、造價(jià)最低，對(duì)這個(gè)問題，至今理論上還沒有明確的結(jié)論。本文針對(duì)該問題進(jìn)行了研究，討論了此類桁架結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。在滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定條
2、件的基礎(chǔ)上，利用壓桿穩(wěn)定設(shè)計(jì)直接法建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，使用數(shù)值方法進(jìn)行求解，得出了a角最優(yōu)值計(jì)算公式。通過算例分析進(jìn)一步證明了本文結(jié)論的可靠性，為此類桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：穩(wěn)定理論；桁架；腹桿傾角；優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TU323．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008—1933(20l1)04-036—03OptimaldesignforsingleinclinedparallelsteeltrussbasedonstabilitytheoryZHAOBing，RENZhizhang(NanyangInsti
3、tuteofScienceandTechnology，Nanyang473004，China)Abstract：Singleinclinedparallelsteeltrussiswidelyusedincivilengineering．Whenthespan，load，materialandsectionshapeofthetrussareknown．thecostofthetrussdependsontheinclinationoftheinclinedbar．TheCodeofSteelStructuresDesignpr
4、ovidestheanglescopingfrom30。to60。．Indesignoftruss，whatparameterCanmakethedesignedtrussmosteconomic，SOfaranyclearconclusionforithasn'tbeenreached．Inthispaper，thisquestionhasbeenstudied，thestructureparameteroptimizationproblemhasbeendiscussed，onthebasisoftheconditionof
5、strengthandstability，withdirectmethodformulasforsectiondesignofcompressionbar，themathematicalmodelofoptimaldesignhasbeenestablished，andsolvedinaapproximatemethod，theoptimalsolutionofthestructuralparametershasbeenderived，exampleofthisanalysisdemonstratesthereliability
6、ofconclusions，whichprovidestheoreticalfoundationfortheoptimaldesignofthetruss．Keywords：stabilitytheory；truss；inclinationofinclinedbar；optimaldesign沒有明確的結(jié)論。本文針對(duì)該問題進(jìn)行了研究，討0引言論了此類桁架結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。在滿足結(jié)型鋼桁架結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕巧、能夠快速組裝且構(gòu)的強(qiáng)度口及穩(wěn)定條件的基礎(chǔ)上，利用壓桿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、市設(shè)計(jì)直接法建立優(yōu)化
7、設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，使用數(shù)值政、建筑等建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)于該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在鋼結(jié)方法進(jìn)行求解，得出了角最優(yōu)值計(jì)算公式，進(jìn)一步構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范也作了詳細(xì)規(guī)定，但是在工程實(shí)際應(yīng)用討論了腹桿傾角最優(yōu)范圍，供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員參考。中仍存在一些問題。1優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型本文以工程中應(yīng)用較廣泛的單斜式平行弦型鋼桁架為研究對(duì)象，當(dāng)桁架的跨度、荷載、材料及桿件單斜式平行弦型鋼桁架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。以斜腹桿傾角為設(shè)計(jì)變量，以桁架的材料體截面形式一定時(shí)，桁架的用料及造價(jià)主要取決于腹F／2FFFPFp／2桿的傾角。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定角取值在[3O。，60。]，但在設(shè)
8、計(jì)中，角究竟取何值才能使桁架用料最省、造價(jià)最低，對(duì)這個(gè)問題，至今理論上還收稿日期：2010-09—13作者簡(jiǎn)介：趙冰(1976一)，男，河南南陽(yáng)人，碩士，講師，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化。圖1桁架簡(jiǎn)圖基金項(xiàng)目：河南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(0524220068)Fig．
