鋼筋混凝土結構D區最佳化設計理論和方法研究

《鋼筋混凝土結構D區最佳化設計理論和方法研究》是依託湖南大學，由劉霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鋼筋混凝土結構D區最佳化設計理論和方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉霞
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

鋼筋混凝土結構的D區部位應力場複雜，其截面變形不滿足平截面假定。目前我國規範對混凝土結構D區的設計多採用經驗公式，力學概念不清楚，導致設計可能偏於保守或偏於不安全。本項目重點研究鋼筋混凝土結構D區的最佳化設計理論和方法，探討合理統一的分析設計D區結構的計算理論和計算模型，對完善混凝土戶希結構設計理論具有重要意義。鋼筋混凝土結構D區的最佳化設計需要考慮鋼筋和混立重烏屑凝土的本構特性、結構分析的多荷載工況特性，結構設計的多目標特性，為此本項目擬將遺傳演化結構最佳化算法與數學理論完備的Michell理論相結合，提出新的拓撲最佳化算法，並以此為基礎構造反映鋼筋混凝土結構D區受力特點的拉壓桿模型，完成配筋最佳化設計和相關的試驗研究，同時提供便於電腦程式實現的計算方法。本項目研究不僅可以完善混凝土結構D區設計方法，為最佳化設計理論提供寶貴的試驗支持，對促進混凝土結構設計理論和最佳化設計理論的發展具有重要意義。

結題摘要

鋼筋混凝土結構的D區部位應力場複雜，其截面變形不滿足平截面假定。目前我國規範對混凝土結構D區的設計多采付槓悼戲用經驗公式，力學概陵微海念不清楚，計算模型不明確，所得結果可能偏於保守或偏於不安全。本項目在綜合調研已有研究成果的基礎上，採用遺傳演化結構最佳化方法構造了鋼筋混凝土D區構件的壓桿-拉桿模型，以Michell為指導探討分析了這些壓桿-拉桿模型的合理性，比較了鋼筋混凝土材料性能考慮與否對最佳化結果的影響，發現區分鋼筋和混凝土兩種不同材料使計算工作量大為增加，但不能顯著提高計算精度。以此為基礎，設計了便於電腦程式實現的計算方法，與現有商業有限元軟體完美結合邀槳射，可用於構造任意尺寸、任意荷載、任意支承條件下的各類構件的壓桿-拉桿模型。設計製作了無孔深梁、開孔深梁、Z形梁等構愉譽只件，完成了與現行規範設計方法的對比試驗，試驗結果表明姜記鑽，現行規範方法對鋼筋混凝土D區構件的破壞形態及承載力的估計都存在偏差，而按最佳化方法構造的壓桿-拉桿模型可以在一定程度上解釋試驗現象，對構件承載力的估計也相對準確。本項目研究完善了混凝土結構D區設計方法，為最佳化設計理論提供了寶貴的試驗支持，對促進混凝土結構設計理論和最佳化設計理論的發展具有重要意義。