组合网架基于整体极限承载力的优化

由钢筋混凝土板钢网架结合而成的组合网架结构,因其新颖的结构形式、巧妙的结构布置、合理的材料运用及其在现代工程中的广泛应用,而在近几十年的时间里迅速发展。但目前对于组合网架结构的研究主要停留在线弹性阶段,对结构进入塑性、达到极限承载能力直至结构失效的整个受力过程尚缺乏深刻的了解。而对于组合网架结构进行的优化设计也是基于整体结构的线弹性分析,以单一构件的承载能力为约束条件,追求尽可能多的各单一构件的满应力设计,这样的优化方式有可能在重要的受力部位形成整体结构的薄弱环节,并且也未能考虑整体结构在塑性内力重分布之后的富余承载力,这显然是不合理的。为追踪组合网架极限承载能力,参照规范设计了大尺度组合网架分析模型,并运用有限元程序Ansys建立了数值模型,模拟结构从加载到达到极限承载状态的受力全过程,通过追踪其破坏发展过程,确定了结构的破坏模式,找出了其极限承载能力。分析比较了已有的优化算例,结果表明在优化的约束条件中不考虑极限承载能力约束的时候,其最终优化结果的极限承载能力是随机地提高或降低,结构整体极限承载状态的安全度不统一。基于Ansys建立了组合网架以整体极限承载力为约束条件的参数化优化模型,选取部分变量进行了基于尺寸的优化分析,初步结果表明,优化效果明显。