凱威特型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計及抗震性能研究.pdf

1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種曲面型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的固有特性，受力合理，覆蓋跨度大，而且能提供各種優(yōu)美的造型，是一種國內(nèi)外頗受關(guān)注，有廣泛發(fā)展前景的空間結(jié)構(gòu)型式。 球面網(wǎng)殼，是目前我國應(yīng)用最多的一種網(wǎng)殼形式。單層球面網(wǎng)殼的每根桿件的有限元力學(xué)計算模型為空間梁單元，其承載力不僅取決于桿件的強(qiáng)度，而且還取決于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。在單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中必須考慮其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定以及幾何尺寸等約束條件。同時，單

2、層球面網(wǎng)殼的每根桿件還要符合現(xiàn)有的規(guī)格和型號，即單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計屬于離散變量結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題。傳統(tǒng)的設(shè)計方法加重了設(shè)計工作量，同時受時間和費(fèi)用的限制難以進(jìn)行多方案比較，往往導(dǎo)致最終的設(shè)計方案并非是最優(yōu)設(shè)計方案。目前國內(nèi)有些結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件有結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模塊，但大多都采用滿應(yīng)力優(yōu)化技術(shù)，只能有效應(yīng)用于約束條件較少的簡單的結(jié)構(gòu)，對網(wǎng)殼這種結(jié)構(gòu)的效果并不好。 本文以凱威特網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，采用FORTRAN語言編寫改進(jìn)后的形狀優(yōu)化兩

3、級算法設(shè)計程序，并與大型有限元分析軟件ALGOR連接，利用ALGOR的結(jié)構(gòu)建模分析功能，對凱威特型球面網(wǎng)殼進(jìn)行形狀優(yōu)化設(shè)計，并對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了分析比較，優(yōu)化結(jié)果表明采用改進(jìn)的兩級優(yōu)化算法能夠有效地減少迭代次數(shù)，提高收斂效率，并能得到更好的最優(yōu)解。 另外，本文針對不同參數(shù)的凱威特型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力分析，研究不同跨度、荷載和矢跨比下的凱威特型網(wǎng)殼的自振特性和地震響應(yīng)進(jìn)行研究總結(jié)其自振特性規(guī)律和地震響應(yīng)規(guī)律。重點(diǎn)對凱威特型網(wǎng)殼一維、二