【摘要】：門式剛架結(jié)構(gòu)在工業(yè)類的建筑中應(yīng)用非常廣泛,其設(shè)計一般先由設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗,初步選定構(gòu)件截面類型和截面尺寸,然后進(jìn)行承載力、穩(wěn)定性和變形驗算,驗算通過后即完成設(shè)計,一般并不進(jìn)行方案比選和優(yōu)化。由于設(shè)計人員的設(shè)計水平和設(shè)計經(jīng)驗的差距,同一工程項目不同人員進(jìn)行設(shè)計時,其結(jié)構(gòu)用鋼量可能產(chǎn)生巨大差異。因此對門式剛架截面優(yōu)化進(jìn)行研究,尋找一種更加智能化的設(shè)計方法,為門式剛架截面優(yōu)化提供設(shè)計工具,對降低工程造價,節(jié)約資源,減少設(shè)計人員的工作量,有著十分重要的意義,本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)基于有限元法,求解構(gòu)件單元的剛度矩陣與等效結(jié)點荷載矩陣,采用單元集成法得出門式剛架整體剛度與等效結(jié)點荷載矩陣,建立了門式剛架的力學(xué)分析模型;(2)以各構(gòu)件承載力、穩(wěn)定性和變形等設(shè)計限值為約束條件,以鋼材截面類型與截面尺寸參數(shù)為設(shè)計變量,以門式剛架各構(gòu)件的總用鋼量為目標(biāo)函數(shù),建立了門式剛架截面優(yōu)化模型;(3)對遺傳算法的種群編碼方式及遺傳算子進(jìn)行改進(jìn),采用MATLAB軟件編寫改進(jìn)的遺傳算法主程序,同時編寫基于小生境技術(shù)的子程序,和有限元法門式剛架力學(xué)分析計算子程序,并將其嵌套至主程序中,形成了基于改進(jìn)遺傳算法的門式剛架截面自動搜索優(yōu)化程序,可以實現(xiàn)構(gòu)件截面類型與截面尺寸的協(xié)同搜索;(4)采用PKPM軟件,對本文基于改進(jìn)遺傳算法的門式剛架截面優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行實例驗證,優(yōu)化結(jié)果滿足各項約束限值條件的要求;同時將本文程序優(yōu)化結(jié)果與PKPM軟件中STP-PK截面優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行對比分析,本文優(yōu)化方法節(jié)省用鋼量4.98%,優(yōu)化效果更好;(5)進(jìn)一步采用MATLAB中GUI工具箱,完成門式剛架截面優(yōu)化的軟件設(shè)計,為門式剛架截面的優(yōu)化設(shè)計提供設(shè)計工具。
【圖文】：

第二章 門式剛架力學(xué)分析模型維平面梁單元。對于剛架平面外的受力及分析涉及到平面外連接構(gòu)件及的作用，本文不做進(jìn)一步研究。對于結(jié)構(gòu)的任意單元，如下圖 2.1 所示，該單元兩個結(jié)點編號為 i 和 j，元上的荷載與該單元處于同一平面內(nèi)，，使得該單元處于軸向變形與彎曲態(tài)，兩個節(jié)點上的軸力、剪力與彎矩表示為NiF 、QiF 、iM 和NjF 、QjF 、節(jié)點的位移分別表示為iu 、iv 、i 和ju 、jv 、j 。其中i 和j 分別表點的轉(zhuǎn)角，為了方便計算，對圖中的位移與力的方向均取正方向。

34圖 4.3 部分程序依存關(guān)系報告根據(jù) MATLAB 程序編寫的一般步驟，首先編寫一個基于小生鏡技術(shù)改進(jìn)遺傳算法的門式剛架截面優(yōu)化的主程序（文件格式名為 Main.m），將有限元法內(nèi)力分析程序、約束條件程序以及目標(biāo)函數(shù)程序作為遺傳算法子程序，采用 function
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU318

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本文編號：2607840