内容简介
[博士]基于性能的空间网壳结构设计理论研究
本文分析了空间网壳结构基于投资一效益准则的非线性、多变量、少约束、离散变量的优化设计特征,并且证明了在用钢量相同的情况下,按满应力原则配置的空间杆系结构的刚度最大,进而提出了综合考虑结构初始造价、维护费用及失效后果的全局优化设计的满应力调控法。该方法通过引入调控系数入来调控满应力设计时的控制应力,并获得分别取不同的调控系数时按照满应力设计的结构配置方案,再计算这些结构配置方案的寿命周期总费用,最后从中选择最小者即为最优方案。应用上述寿命周期总费用的应用程序和满应力调控法便可计算获得以寿命周期总费用最小为优化目标的空间网壳结构,以及相应的最优目标可靠指标、目标控制位移、最优矢跨比等参量。
本文应用上述理论研究成果对单层型网壳结构进行了全面分析,并同现行规范设计方法进行了比较,提出了基于性能的结构重要性系数的概念,并在大量数值分析的基础上给出了基于性能的单层型网壳结构重要性系数的参考数值在现行设计方法中使用基于性能的重要性系数,可实现性能化设计与现行规范方法的有效结合。
本文将基于性能的设计思想引入到空间结构领域,并进行了探索性的研究,得到了一些有益结果和结论。这些研究成果可供实际工程、现行规范和进一步研究参考,同时为网壳结构全面实现性能化设计提供了有价值的依据。
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