对超静定型钢桁架满应力优化设计中的3个技术难点进行了分析研究,提出了一套解决问题的有效方法,从而为满应力优化设计方法在大型复杂型钢桁架上的应用铺平道路。

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四川建筑科学研究 l 8 Se u n Bul i g S in e ih a i n c e c d

第3 4卷第 1期 20 0 8年 2月 "

超静定型钢桁架满应力优化设计中的 3个技术难点及其解决方法 任治章，司马玉洲，温伟力，赵冰 (阳理工学院，南河南南阳摘 4 30 ) 7 0 4

要：对超静定型钢桁架满应力优化设计中的 3个技术难点进行了分析研究，提出了一套解决问题的有效方法，而为满应从

力优化设计方法在大型复杂型钢桁架上的应用铺平道路。

关键词：型钢桁架；优化设计；技术难点；解决方法 中图分类号：U 9 T 31文献标识码： B文章编号：0 8—13 (0 8 0— 0 8— 4 10 93 20 ) 1 0 1 0

O前言 型钢桁架由于重量轻、度大、力性能优良及跨受施工简便等优点，各种结构工程，如桥梁、业在诸工厂房、高层建筑及塔架结构 (钻井塔架、变电线如输路塔架、电视通讯塔架、重机塔架等 )得到广泛起中的应用。但对于超静定型钢桁架来说，优化设计其是一个比较复杂的问题。结构优化设计的主要方法有两大类，即数学规划法和力学准则法。由于超静定型钢桁架的优化设计属于离散变量的优化设计问题，设计变量 (钢截面尺寸 )离散性，型的给数学规划的设计方法带来很大的困难，以致到目前为止，超静定型钢桁架的截面优化对稍大规模的问题仍缺少有效的方法。而满应力优化设计方法 (力学准则属法 )然得到的结构未必是最轻的，由于该方法虽但

者参考。

1离散变量的连续化处理——一个 拟合函数 型钢桁架的满应力设计属离散变量的优化设

计，如果考虑型钢截面尺寸的离散性，给优化设计将带来极大的困难。根据桁架的受力特点及满应力法的设计原理，优化设计的迭代过程中完全可以把在型钢截面尺寸当作连续变量来处理，而在设计结束后，再根据各杆的截面尺寸由型钢表选择合适的截面型号。根据设计计算的需要，型钢截面对于失将稳轴的惯性半径 i为设计变量，将型钢截面面作而积 A表达为的连续函数。根据钢结构设计手册 J 中型

钢截面的数据，用单项幂函数 J利用最小选，二乘法，将 A—i间的关系用下列拟合函数表可之

具有概念明晰、计算简单、易于在程序上实现等优示：点，因而日益受到结构设计工作者的青睐。但目前 A= i a () 1这种方法在应用中尚存在以下 3个技术难点： 式中拟合系数 n b,的数值取决于型钢截面的形 ( )为设计变量的型钢截面尺寸的离散性； 1作 式，由表 1 7查取。可— ( )步迭代计算中压杆稳定许用应力的确 2每定； ( )代过程的收敛性问题。 3迭 由于这些技术难点至今没能很好地解决，而表 1等边角钢 A~i合系数 a b数值 从拟，影响了满应力优化设计方法在工程中的顺利应用…。如何解决这些技术难点，为满应力优化设成计方法在工程中得到广泛应用的技术关键。本课题组对这些问题进行了分析研究，提出一套解决上述 3个技术难点的比较有效的方法，而为满应力优从化设计方法在大型复杂型钢桁架上的应用铺平了道路。现将这些方法简介如下，有关结构设计工作供

收稿日期：060 -6 20 - 2 6作者简介：任治章(9 6一),, 14男吉林长春人，授，教主要从事结构工

程的教学和科研工作。 基金项目：河南省科技攻关项目( 04 0 12 ) 2 06 0 12