钢筋混凝土水泵房纯弯板构件的优化设计

[12-11 16:59:52]   来源:http://www.tmgc8.com  水利水电   阅读:3716

  纯弯板优化可采用分单位板宽度来分析。

  (1)目标函数

  取目标函数为单位板宽、单位长度的材料和模板造价之和。与目标函数有关的变量有板厚、钢筋面积、模板面积。

  (2)约束条件

  应考虑抗弯方面的强度约束:①最大正弯曲强度,②板条两端最大负弯曲强度,③最大剪力强度,④最小、最大配筋率,⑤板厚最小要求。

  (3)优化方法及步骤

  板条的优化就是要寻求满足上述全部约束条件的目标函数的最小值。可以理解为:当造价值最小时,材料用量应该最省。考虑约束条件,在内力一定的条件下,对应于每一个板厚值X,可以算出配筋面积,故目标函数属一维搜索问题,用0.618法可以简便地求出X的最优解X,步骤如下:

  ①求X的上、下限作为一维搜索的区间:

  X的上限:取板的端部弯矩和跨中弯矩的最小值代入约束条件①、②,再利用最小配筋率条件得X的上限值。

  X的下限:与上面类似,取板的端部弯矩和跨中弯矩的最小值代入约束条件①、②,再利用最大配筋率条件得X的下限值。

  ②用0.618法在Xl、Xu区间搜索,与求出最小的目标函数所对应的X及对应的配筋量即为最优解。在优化计算中,对每一给定的X值,可由约束①~③取等式,求得相应的配筋量,再以约束条件④、⑤检验这4个量,取满足要求的值。然后以所取的配筋量的值代入约束条件①求目标函数。

  计算中,弯矩、剪力内力均作为已知条件给出,这是根据计算简图预先算好的。


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