极端雪荷载作用下双向变截面门式刚架稳健优化设计

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目极端雪荷载作用下双向变截面门式刚架稳健优化设计作者姓名李英杰学科专业土木工程指导教师高柏峰副教授2015年5月中图分类号：TU391学校代码：10216UDC：624密级：公开工学硕士学位论文极端雪荷载作用下双向变截面门式刚架稳健优化设计硕士研究生：李英杰导师：高柏峰副教授申请学位：工学硕士学科专业：土木工程所在单位：建筑工程与力学学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinCivilEngineeringTHEROBUSTNESSDESIGNOFBIDIRECTIONALVARIABL

2、ECROSS-SECTIONPORTALFRAMEUNDEREXTREMESNOWLOADbyLiYingjieSupervisor:Assoc.ProfessorGaoBaifengYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《极端雪荷载作用下双向变截面门式刚架稳健优化设计》是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作

3、者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《极端雪荷载作用下双向变截面门式刚架稳健优化设计》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘

4、要变截面门式刚架结构因其质量轻、安装快捷、适用范围广等优点在我国得到广泛应用。但近年来全球极端气候频繁出现，特别是罕遇的暴雪天气，造成全球大量门式刚架结构发生破坏，给人类的生命和财产造成威胁。另外，随着我国经济的发展，建筑结构的轻量化成为现代建筑的发展趋势。本文通过改变刚架翼缘截面削减值，并综合考虑钢板厚度偏差以及材料屈服强度偏差等因素的影响，对极端雪荷载作用下的门式刚架进行稳健优化设计。根据变截面门式刚架在竖向荷载作用下的结构内力分布特征，本文将传统变截面门式刚架设计为双向变截面门式刚架结构，即在楔形截面腹板的基础上将梁和柱的翼缘改变为楔形截面形式，运用有限元分析软件MARC建立

5、符合结构计算精度及满足必要约束条件的门式刚架模型，对其进行受力分析，探究不同翼缘削减值对门式刚架的屈服和极限承载力的影响，找出结构耗钢量较少且承载力有所提高的翼缘截面削减值。影响门刚承载力的因素很多，主要包括梁柱翼缘削减值、梁柱翼缘和腹板厚度偏差、钢材的屈服强度偏差等，为了更好的模拟实际刚架的受力状态，本课题考虑以上各因素对刚架承载力的综合影响。运用DesignExpert软件对各因素的不同水平进行组合设计，建立各不同组合情况下门式刚架模型并进行受力分析。根据分析结果，建立各影响因素和刚架承载力间的响应面函数，通过对响应面函数进行方差分析判断函数拟合的优劣及各影响因素的显著性。运用

6、数值分析方法，找到响应面函数的稳定点，对稳定点进行典则分析确定稳定点的性质。若稳定点不在实验区域内，则运用望目特性的信噪比方法找出满足实验区域的稳定点位置，计算此时刚架的承载力值，与刚架的设计承载力做对比，确保刚架结构有满足要求的安全储备。关键词：门式刚架；双向变截面；响应面；稳健优化-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractTaperedportalframestructurehasbeenwidelyusedinourcountryforitslightweight,quickinstallationandwiderangeofapplication.Butinrecent

7、yearstheglobalextremeclimateoccurredfrequently,especiallyinthecaseoftheheavysnowstorm,causingalotofdamagetotheglobalportalframestructure,poseathreattohumanlifeandproperty.WiththedevelopmentofChina'seconomic,lightweightconstructionmateri