无粘结预应力双向板优化设计方法研究ξ.pdfVIP

第 16 卷第 2 期 计 算 力 学 学 报 V o l. 16 N o. 2 1999 年 5 月 CH IN ESE JOU RNAL O F COM PU TA T IONAL M ECHAN ICS M ay 1999 无粘结预应力双向板优化设计方法研究 宋永发　宋玉普 (大连理工大学土木工程系, 大连 116024) 摘　要　本文在对无粘结预应力双向板两个方向平衡荷载分配方案分析的基础上, 建立了以两个方 向预应力筋面积与总平衡荷载的关系式, 在满足极限状态、正常使用极限状态和构造要求的条件下, 使结构的造价达到最佳。 关键词　双向板; 平衡荷载; 离散变量; 优化设计 分类号　TU 3785 1　引　　言 高层建筑以其占地少、建筑面积大的优势, 在人口密集、用地紧张的大中城市显示出强大 [ 3 ] 的生命力。因为高层建筑楼盖面积大, 楼盖造价在总造价中占有较大的比例 。因此, 在高层建 筑中, 如何选择一种经济合理的楼盖方案, 既满足使用功能要求, 又降低成本, 节省造价, 已成 为人们普遍关心的问题。 在静定和超静定预应力结构中, 内力的分析方法有多种, 常用的方法有平衡荷载法、等效 荷载法[ 2, 4, 7, 8 ]。目前, 国内在板中常用平衡荷载法, 而在大跨度框架中常用等效荷载法。各种方 法均有利弊, 但不论用哪种方法都需要引入若干假定, 这些假定在一定程度上影响了计算精 度, 但误差在一定范围内, 可以认为计算是安全可靠的。 ( 优化设计是根据既定的结构类型和形式、工况、材料和规范所规定的各种约束条件 如强 ) ( ) 度、刚度、稳定、构造等 , 提出优化的数学模型 目标函数、约束条件、设计变量等 , 其模式是根 据优化设计理论和方法求解优化模型, 即进行结构分析、优化设计、再分析、再优化、反复进行, 直到收敛为止。只有这种设计才能使材料的分布达到合理的状态, 从而使结构设计达到经济与 安全的要求。所以, 优化设计是结构设计的新发展、新成就, 具有重要的工程意义、广阔的应用 前景。 优化设计理论与方法的发展已有 30 余年了。迄今为止绝大部分文献都是关于连续变量优 [ 1 ] 化设计的, 而离散变量结构优化设计的文献极少 。实际工程绝大部分变量都是离散变量, 因 此, 离散变量优化设计方法有待于进一步研究和发展。 2　无粘结预应力双向板优化设计方法研究 2 1　预应力双向板两个方向平衡荷载分配方案分析 1 对于等边双向板, 当 = 1 0 时 lx ly 通常两个方向各承担 50 的平衡荷载。 海岸及近海工程国家实验室基金项目 　收稿日期: 修改稿收到日期: 　宋永发: 男, 1963 年生, 博士, 副教授 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 　　　　　　　　　　　　　　　　计 算 力 学 学 报　　　　　　　　　　　　　16 卷 182 2 对于不等边双向板, 当 = 0 5 时 lx ly 此结构介于单向板和双向板的分界处, 由短边承担全部平衡荷载。 3 对于不等边双向板, 当 05 1 0 时