輕型鋼結構門式剛架在工(gong)業廠房、公路(鐵(tie)路)庫、倉庫、飛機庫、集貿市場(chang)、體(ti)育場(chang)館、航空港、商業建筑中越來越得到人(ren)們(men)的(de)青睞。

輕(qing)(qing)型(xing)鋼(gang)結構的“輕(qing)(qing)”有兩個(ge)含義，一是(shi)采用(yong)(yong)輕(qing)(qing)型(xing)材料，二是(shi)鋼(gang)材消耗(hao)量(liang)低。在門式(shi)(shi)剛(gang)(gang)架(jia)中，采用(yong)(yong)輕(qing)(qing)型(xing)焊接(jie)變(bian)截(jie)面(mian)工形柱和(he)分段變(bian)截(jie)面(mian)工形梁并利用(yong)(yong)腹板屈曲后(hou)強(qiang)度(du)，是(shi)降(jiang)低其用(yong)(yong)鋼(gang)量(liang)的有效措施，但這就(jiu)使得(de)結構分析和(he)構件(jian)計算變(bian)得(de)復雜化(hua)。因此，研究和(he)開(kai)發輕(qing)(qing)鋼(gang)結構計算機分析、優(you)化(hua)設計、性能(neng)評估和(he)繪圖系統，必將對輕(qing)(qing)鋼(gang)結構的進(jin)一步(bu)發展(zhan)起到非常(chang)大的促(cu)進(jin)作用(yong)(yong)。目前(qian)，PKPM系列軟件(jian)的STS模塊已經能(neng)進(jin)行輕(qing)(qing)型(xing)鋼(gang)結構門式(shi)(shi)剛(gang)(gang)架(jia)的分析計算、截(jie)面(mian)優(you)化(hua)設計、節點設計和(he)施工圖繪制。本文論(lun)述了其輕(qing)(qing)型(xing)鋼(gang)結構門式(shi)(shi)剛(gang)(gang)架(jia)的截(jie)面(mian)優(you)化(hua)方法以及軟件(jian)的功能(neng)和(he)應用(yong)(yong)。

門式剛架截(jie)面優化方法

截(jie)面(mian)優(you)化的(de)實現方(fang)法有二種(zhong)(zhong)。一是用(yong)優(you)化理論來解(jie)決，把(ba)問題歸結為一個(ge)單目標(biao)規(gui)(gui)劃(hua)問題，優(you)化的(de)目標(biao)函數是用(yong)鋼(gang)量少或造價低，各種(zhong)(zhong)設計條件(jian)如(ru)結構反應(ying)（應(ying)力、位移等）的(de)允許范圍等都可作(zuo)為約束條件(jian)，用(yong)數學規(gui)(gui)劃(hua)的(de)理論來尋求優(you)解(jie)或滿意解(jie)。另(ling)一種(zhong)(zhong)方(fang)法是窮舉法，即把(ba)各種(zhong)(zhong)合(he)理的(de)構件(jian)截(jie)面(mian)形式都進行計算比較，在(zai)滿足設計要求的(de)情況下，以用(yong)鋼(gang)量少或造價低為控(kong)制(zhi)條件(jian)，得(de)到滿意的(de)截(jie)面(mian)尺寸。

門式剛架常(chang)采(cai)用(yong)變化構件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)截(jie)面來(lai)適應彎(wan)矩變化以(yi)達(da)到節(jie)約鋼材(cai)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)。除(chu)腹(fu)(fu)板高(gao)度(du)變化外，厚(hou)(hou)度(du)也可(ke)(ke)根據需要(yao)變化；上下翼(yi)(yi)緣可(ke)(ke)用(yong)不(bu)同截(jie)面；相鄰單元(yuan)的(de)(de)(de)(de)翼(yi)(yi)緣也可(ke)(ke)采(cai)用(yong)不(bu)同截(jie)面。因(yin)此，影響整個剛架用(yong)鋼量的(de)(de)(de)(de)因(yin)素(su)有上翼(yi)(yi)緣的(de)(de)(de)(de)寬度(du)、厚(hou)(hou)度(du)；下翼(yi)(yi)緣的(de)(de)(de)(de)寬度(du)、厚(hou)(hou)度(du)；腹(fu)(fu)板的(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)度(du)；構件(jian)(jian)大頭、小頭的(de)(de)(de)(de)高(gao)度(du)；而(er)且這些(xie)因(yin)素(su)之間也互(hu)相影響，互(hu)相不(bu)獨立。工程設計(ji)(ji)(ji)從形式上看，是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)基于(yu)嚴(yan)格的(de)(de)(de)(de)力學和(he)數學法(fa)則的(de)(de)(de)(de)精確運算(suan)過程；實際上，結構設計(ji)(ji)(ji)中起重要(yao)作用(yong)的(de)(de)(de)(de)并不(bu)是(shi)那些(xie)運算(suan)方法(fa)和(he)數學處理(li)，而(er)是(shi)一(yi)(yi)(yi)系(xi)列難以(yi)用(yong)精確的(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)(ji)算(suan)解(jie)決的(de)(de)(de)(de)，具(ju)有主觀色彩的(de)(de)(de)(de)決策(ce)問題(ti)，所以(yi)，完全(quan)用(yong)優(you)(you)化理(li)論來(lai)實現截(jie)面優(you)(you)化設計(ji)(ji)(ji)有一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)復雜性，還需要(yao)進一(yi)(yi)(yi)步的(de)(de)(de)(de)理(li)論研究。另外，用(yong)窮舉法(fa)解(jie)決截(jie)面優(you)(you)化問題(ti)時，多(duo)因(yin)素(su)決定了計(ji)(ji)(ji)算(suan)次數隨(sui)構件(jian)(jian)數增加而(er)呈指數關系(xi)增加，故當(dang)剛架構件(jian)(jian)較(jiao)多(duo)時，要(yao)花費很長的(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)(ji)算(suan)時間。

當設(she)計(ji)(ji)者(zhe)確定(ding)(ding)了(le)結構形式后(hou)，截(jie)(jie)面(mian)優化(hua)比較簡單(dan)易行的(de)方(fang)法是按照構件的(de)內力(li)來調(diao)整截(jie)(jie)面(mian)尺(chi)寸，經過試算確定(ding)(ding)重量小的(de)截(jie)(jie)面(mian)。這種方(fang)法不(bu)但計(ji)(ji)算次數少(shao)，而(er)且可(ke)以人工干預截(jie)(jie)面(mian)優化(hua)范圍，快速的(de)得(de)到比較理想的(de)截(jie)(jie)面(mian)尺(chi)寸。