雙層柱面網殼形狀優化設計及穩定性分析.pdf

1、網殼結構是由桿件沿著某個曲面有規律地布置并通過結點連接起來而組成的空間結構體系，它兼有桿系結構和薄殼結構的固有特性，覆蓋跨度大、受力合理、造型優美且富有藝術表現力，是當前大、中跨建筑中應用廣泛的一類空間結構形式。
　　 結構優化設計就是在給定的條件下從眾多可行的方案中尋求優化的最好方案。它是根據各種實際工程結構問題建立相應數學模型，利用最優化技術，尋找在滿足各種約束條件下的最優解。與傳統設計相比，由于其具有設計合理、節省材料等優

2、點而受到國內外工程界的廣泛重視。
　　 本文對雙層柱面網殼進行了形狀優化，并對優化后的正放四角錐柱面網殼進行穩定性分析。首先運用大型有限元分析軟ALGOR對雙層柱面網殼進行靜力分析，得到了柱面網殼結在不同矢跨比和厚跨比下的受力特性和位移特性，為接下來的雙層柱面網殼結構形狀優化初始宏觀曲面參數和桿件截面的選取提供依據。
　　 然后針對雙層柱面網殼結構的特點，提出了雙層柱面網殼結構形狀優化的兩級算法。第一級優化中固定結構的幾

3、何外形，采用離散變量的一維搜索法和相對差商法進行截面優化；在第二級優化中，針對雙層柱面網殼節點眾多的特點，將設計變量由節點坐標轉化為結構宏觀曲面形狀參數，以結構的矢高和厚度作為設計變量，采用連續變量的優化方法-復形法進行形狀優化，并通過算例驗證了算法的有效性和可靠性。接下來利用上述算法對工程中常用的五種雙層柱面網殼進行形狀優化設計，得到了不同跨度、不同網格劃分的雙層柱面網殼的最優矢跨比和厚跨比，以及優化后的雙層柱面網殼結構單位用鋼量，這