1、第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 1 -钢结构优化设计工具箱目 录、 作品简介11、 作品的详细功能列表16、 作品的主要交互界面25、 作品的部分测试数据37一、作品简介1. 研究背景和意义近 20 年来，随着我国国民经济的快速增长及国家政策的调整，我国已经成为世界上的产钢大国，再加上钢结构自身的诸多优点（如：自重轻、工期短、抗震性能好等），这一切都使得 发展中的钢结构已经成为结构工程中一个重要的并富有活力的分支，广泛、深入地应用钢结构已成不可避免的现实。建设部在调整修订我国建筑技术改革中，亦明确提出推广应用钢结构。但同时，我们还应该看到，目前国内钢结构专业设计队伍还比较薄弱，还不
2、能很好地满足钢结构设计新形式的要求，多数结构工程师仍不熟悉钢结构设计规范，以致在一些工程设计中出现严重的技术经济不合理现象，甚至造成工程质量事故。随着钢结构在土木工程领域的应用日益广泛，钢结构设计水平已经成为评价一个国家建筑结构设计水准的重要标志。为了进一步提高钢结构设计水平和效率，目前国内一些科研单位和院校已经开发了一些符合我国设计规范要求的钢结构设计软件，如中国建筑科学研究院的 STS、同 济大学开发 的启明星等，由于这 些软件一般都是针对某种确钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 2 -定钢结构体系的结构设计系统，所以软件的功能虽然庞大，但是过程繁琐、通用性差，不利于设计人员作为
3、工具灵活使用。另外，几乎所有的钢结构设计软件都没有采用优化设计，即设计结果只以满足相关规范要求为前提，而忽略了经济性（优化）原则。在国外，目前还未见到有关钢结构优化设计的软件产品，虽然一些结构分析软件存在着优化功能，如美国的 SAP、ANSYS 软件，但由于其缺乏针对性，且不符合我国国情（即不符合我国相关规范的要求），所以很难将其推广应用于我国工程界。由此可见，开发一套即符合我国国情，又经济可靠的优化设计软件具有很大的必要性和广阔的应用前景。正是基于上述原因，我们才准备开发这套钢结构优化设计软件。2. 作品采用的技术方案1、 采用逆推原理，将规范中盘根错节的系数查询还原为明确的计算公式，简化
4、查询过程；2、 利用改进的遗传算法对钢结构构件进行离散变量优化设计，符合工程实际；3、 型 钢库 包含中、美、日等国最新的型 钢数据资料，可满足用户的多种查询形式和多种升级方式的需求；4、 采用最新的工程分析计算语言 Fortran Power Station 4.0 进行编程实现；5、 界面采用 VB.NET 编程实现，友好、方便。3. 作品的特色本软件以即将颁布的新钢结构设计规范为依托，严格遵循规范中的各项要求，但同时又摆脱了规范中的各种条文和表格的束缚，将文字和公式具体化，直接应用于实际工程设计中，为广大设计者提供了便利。另外，本软件所特有的钢结构优化设计，不但能充分体现工程界一贯所追求
5、的安全、适用和经济的宗旨，而且也符合我国目前的国情；它第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 3 -既能应用于实践，又能指导实践，是结构整体优化所必须的重要基础工作，必将成为结构工程师的高效工具，具有很大的理论和实际意义。本软件不但能帮助设计者很好地了解和掌握钢结构设计规范的要求，而且还能指导设计者对钢结构进行快速优化设计，具有广阔的推广前景和显著的经济效益。4. 遗传算法用于解决工程结构优化问题的科学性和先进性实际工程结构优化问题多数属于非线性规划问题，且其中待优化的变量往往不一定是连续变化的，更多的是离散的，例如建筑物尺寸要符合模数要求，钢筋与型钢都是有一定的规格和型号，并不是连续变化
6、的等等。因此考虑设计变量从预定的离散序列中取值，更符合实际，即 diqidxi ,2,1式中，di1 为第 i 个设计变量可取的第一个离散值，余同，共有 q 个离散值。离散变量优化问题的基本特点是变量取值的离散性，可行解集在设计空间中呈散点状分布，即可行域变为可行离散解，从而数学模型中目标函数和约束函数不再具有连续性与可微性。这一系列的特点决定了结构优化问题的复杂性，即结构优化问题具有非线性、离散性、不可微、非凸性等特点。传统的优化方法对优化模型一般都有其自身的使用要求，如：连续性、可微性、非凹性等等。此时，若 继续采用传统优化方法对工程结构问题进行优化必然会影响工程结构优化领域的可持续发展。
7、显然，寻找一种既符合工程结构优化问题的特点，又简单、实用的优化算法已经成为工程结构优化设计者一项迫在眉睫的任务。遗传算法乃是建立在达尔文的生物进化论和孟德尔的遗传学说基础上的算法，它通过全面模拟自然选择和遗传机制，形成一种具有“ 生成检验”特征的搜索算法。遗传算法以编码 空间代替问题的参数空间，以适应度函数为评价依据，以编码群体为进化基础，以对群体中个体位串的遗传操作实现选择和遗传机制，建立起一个迭代过程。在这一过程中，通过随机重组编码位串中重要的基因，使新一代的位串集合优于老钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 4 -一代的位串集合，群体的个体不断进化，逐渐接近最优解，最终达到求解问
8、题的目的。与传统优化方法相比，遗传算法对优化模型的要求甚低，它不要求函数的连续性和可微性，不要求设计空间的连通性和非凹性，因而其具有很强的通用性。另外， 遗传算法还具有智能式搜索、渐进式优化、全局最优等众多的优点。遗传算法的这些特点和优点决定了其在优化领域中具有着强大的生命力和活力，同时也为其在工程结构优化领域中的应用成为可能。大量的工程优化实例证实了遗传算法用于解决工程结构优化问题具有很好的科学性和先进性。5. 作品主要功能介绍5.1 主框图5.2 主要子框图基构件优化双向压弯构件单向压弯构件轴心受压构件弯构件连验算对接焊缝连接第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 5 -注：基本构件验
9、算子框图与基本构件优化子框图内容相同，此处不再重复。二、作品的详细功能列表1连接验算1.1 对接焊缝系数查询轴心受压构件的稳定系数梁的整体稳定系数柱的计算长度系数型钢数据库 型钢库系统设置型钢查询型钢库维护角焊缝连接普通螺栓连接摩擦型高强度螺栓连接基本构件优化承压型高强度螺栓连接基本构件优化钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 6 -1.1.1 轴心受力直焊缝1.1.2 轴心受力斜焊缝1.1.3 弯矩和剪力共同作用下连接板对接焊缝1.1.4 弯矩、剪力和轴力共同作用下工字形连接对接焊缝1.1.5 弯矩、剪力共同作用下工字形连接板对接焊缝1.2 角焊缝1.2.1 轴心受力两板叠放角焊缝1
10、.2.2 轴心受力两板通过两连接板连接的角焊缝1.2.3 弯矩、剪力和轴力共同作用下 T 形连接角焊缝1.2.4 弯矩、剪力共同作用下工字形连接角焊缝1.2.5 弯矩、剪力共同作用下 T 形牛腿连接角焊缝1.2.6 扭矩、剪力共同作用下牛腿板连接角焊缝1.2.7 相并角钢与节点板通过两面侧焊连接1.2.8 相并角钢与节点板通过三面围焊连接1.3 普通螺栓1.3.1 轴心受剪螺栓1.3.2 偏心受剪螺栓1.3.3 轴心受拉螺栓1.3.4 弯矩受拉螺栓1.3.5 偏心受拉(无剪力)螺栓1.3.6 拉、剪联合作用螺栓1.4 摩擦型高强度螺栓1.4.1 轴心受剪螺栓1.4.2 偏心受剪螺栓1.4.3
11、轴心受拉螺栓1.4.4 弯矩受拉螺栓1.4.5 偏心受拉(无剪力)螺栓第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 7 -1.4.6 拉、剪联合作用螺栓1.5 承压型高强度螺栓1.5.1 轴心受剪螺栓1.5.2 偏心受剪螺栓1.5.3 轴心受拉螺栓1.5.4 弯矩受拉螺栓1.5.5 偏心受拉(无剪力)螺栓1.5.6 拉、剪联合作用螺栓2连接优化设计2.1 角焊缝2.1.1 轴心受力两板通过两连接板连接的角焊缝2.1.2 弯矩、剪力和轴力共同作用下 T 形连接角焊缝2.1.3 扭矩、剪力共同作用下牛腿板连接角焊缝2.1.4 相并角钢与节点板通过两面侧焊连接2.1.5 相并角钢与节点板通过三面围焊连
12、接2.2 普通螺栓2.2.1 轴心受剪螺栓2.2.2 偏心受剪螺栓2.2.3 轴心受拉螺栓2.2.4 弯矩受拉螺栓2.2.5 偏心受拉(无剪力)螺栓2.2.6 拉、剪联合作用螺栓2.3 摩擦型高强度螺栓2.3.1 轴心受剪螺栓2.3.2 偏心受剪螺栓2.3.3 轴心受拉螺栓2.3.4 弯矩受拉螺栓钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 8 -2.3.5 偏心受拉(无剪力)螺栓2.3.6 拉、剪联合作用螺栓2.4 承压型高强度螺栓2.4.1 轴心受剪螺栓2.4.2 偏心受剪螺栓2.4.3 轴心受拉螺栓2.4.4 弯矩受拉螺栓2.4.5 偏心受拉(无剪力)螺栓2.4.6 拉、剪联合作用螺栓3
13、疲劳验算3.1 一般常幅疲劳3.2 重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架3.3 变幅疲劳4系数查询4.1 轴心受压构件的稳定系数4.1.1 普通钢结构轴心受压构件的稳定系数4.1.2 冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件的稳定系数4.2 梁的整体稳定系数4.2.1 普通钢结构受弯构件的整体稳定系数4.2.1.1 焊接工字形简支梁4.2.1.2 轧制 H 型钢简支梁4.2.1.3 轧制普通工字钢简支梁4.2.1.4 轧制槽钢简支梁的4.2.1.5 双轴对称工字形等截面（含 H 型钢）悬臂梁4.2.2 冷弯薄壁型钢结构受弯构件的整体稳定系数4.3 柱的计算长度系数4.3.1 无侧移框架柱第八届“挑战
14、杯”广东省参赛作品 汕头大学- 9 -4.3.2 有侧移框架柱4.3.3 柱上端为自由的单阶柱4.3.4 柱上端可移动但不转动的单阶柱4.3.5 柱上端为自由的双阶柱4.3.6 柱上端可移动但不转动的双阶柱5基本构件优化5.1 受弯构件5.1.1 普通钢结构梁优化设计5.1.1.1 型钢梁优化设计5.1.1.1.1 热轧普通工字型钢5.1.1.1.2 H 型钢5.1.1.1.3 T 型钢5.1.1.1.4 热轧普通槽型钢组合5.1.1.2 组合梁优化设计（不考虑腹板屈曲后强度）5.1.1.2.1 组合双轴对称工字形钢梁5.1.1.2.2 组合单轴对称工字型钢梁5.1.1.2.3 组合双轴对称箱
15、形 1 钢梁5.1.1.2.4 组合单轴对称箱形 1 钢梁5.1.1.2.5 组合双轴对称箱形 2 钢梁5.1.1.3 组合梁优化设计（考虑腹板屈曲后强度）5.1.1.3.1 组合双轴对称工字形钢梁5.1.1.3.2 组合单轴对称工字形钢梁5.1.2 檩条优化设计5.1.2.1 热轧普通槽钢5.1.2.2 冷弯薄壁槽钢5.1.2.3!冷弯薄壁卷边槽钢5.1.2.4 冷弯薄壁直卷边 Z 形钢钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 10 -5.2 轴心受压构件5.2.1 实腹式型钢柱优化设计5.2.1.1 热轧普通工字型钢5.2.1.2 H 型钢5.2.1.3 T 型钢5.2.1.4 热轧槽
16、钢组合5.2.1.5 热轧等边角钢 T 形组合5.2.1.6 热轧不等边角钢短肢相并组合5.2.1.7 热轧不等边角钢长肢相并组合5.2.1.8 热轧等边角钢十字形组合5.2.1.9 热轧无缝钢管5.2.2 实腹式组合柱优化设计5.2.2.1 组合双轴对称工字形5.2.2.2 组合单轴对称工字形5.2.2.3 组合双轴对称箱形 15.2.2.4 组合双轴对称箱形 25.2.2.5 组合双轴对称十字形(45 度) 5.2.2.6 组合 T 形5.2.2.7 组合双轴对称复合工字形 15.2.2.8 组合双轴对称复合工字形 2 5.2.3 格构式型钢柱优化设计缀条柱：5.2.3.1 分肢为工字型钢
17、缀条柱5.2.3.2 分肢为 H 型钢缀条柱5.2.3.3 分肢为槽钢 1 缀条柱5.2.3.4 分肢为槽钢 2 缀条柱5.2.3.5 分肢为等边角钢缀条柱（四肢）第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 11 -5.2.3.6 分肢为钢管缀条柱（三肢）缀板柱：5.2.3.7 分肢为工字型钢缀板柱5.2.3.8 分肢为 H 型钢缀板柱5.2.3.9 分肢为槽钢 1 缀板柱5.2.3.10 分肢为槽钢 2 缀板柱5.2.3.11 分肢为等边角钢缀板柱（四肢）5.2.4 格构式组合柱优化设计缀条柱：5.2.4.1 分肢为工字形组合缀条柱缀板柱：5.2.4.2 分肢为工字形组合缀板柱5.3 单向压
18、弯构件5.3.1 实腹式型钢柱优化设计5.3.1.1 热轧普通工字型钢5.3.1.2 H 型钢5.3.1.3 热轧槽钢组合5.3.1.4 T 型钢5.3.1.5 热轧等边角钢 T 形组合5.3.1.6 热轧不等边角钢短肢相并组合5.3.1.7 热轧不等边角钢长肢相并组合5.3.2 实腹式组合柱优化设计5.3.2.1 组合双轴对称工字形5.3.2.2 组合单轴对称工字形5.3.2.3 组合双轴对称箱形 15.3.2.4 组合双轴对称箱形 25.3.2.5 组合 T 形钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 12 -5.3.3 格构式（弯矩绕实轴 yy）型钢柱优化设计缀条柱：5.3.3.1
19、分肢为工字型钢缀条柱5.3.3.2 分肢为 H 型钢缀条柱5.3.3.3 分肢为槽钢 1 缀条柱5.3.3.4 分肢为槽钢 2 缀条柱缀板柱：5.3.3.5 分肢为工字型钢缀板柱5.3.3.6 分肢为 H 型钢缀板柱5.3.3.7 分肢为槽钢 1 缀板柱5.3.3.8 分肢为槽钢 2 缀板柱5.3.4 格构式（弯矩绕实轴 yy）组合柱优化设计缀条柱：5.3.4.1 分肢为工字形组合缀条柱缀板柱：5.3.4.2 分肢为工字形组合缀板柱5.3.5 格构式（弯矩绕虚轴 xx）型钢柱优化设计缀条柱：5.3.5.1 分肢为工字型钢缀条柱5.3.5.2 分肢为 H 型钢缀条柱5.3.5.3 分肢为槽钢 1
20、 缀条柱5.3.5.4 分肢为槽钢 2 缀条柱5.3.5.5 分肢为工字型钢和槽钢组合缀条柱缀板柱： 5.3.5.6 分肢为工字型钢缀板柱5.3.5.7 分肢为 H 型钢缀板柱5.3.6 格构式（弯矩绕虚轴 xx）组合柱优化设计第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 13 -缀条柱：5.3.6.1 分肢为工字形组合双轴对称缀条柱5.3.6.2 分肢为工字形组合单轴对称缀条柱5.4 双向压弯构件5.4.1 实腹式型钢柱优化设计5.4.1.1 热轧普通工字型钢5.4.1.2 H 型钢5.4.2 实腹式组合柱优化设计5.4.2.1 双轴对称工字形5.4.2.2 双轴对称箱形 15.4.2.3 双
21、轴对称箱形 25.4.3 格构式型钢柱优化设计缀条柱：5.4.3.1 分肢为工字型钢缀条柱5.4.3.2 分肢为 H 型钢缀条柱5.4.3.3 分肢为槽钢 1 缀条柱5.4.3.4 分肢为槽钢 2 缀条柱5.4.3.5 分肢为工字型钢和槽钢组合缀条柱缀板柱： 5.4.3.6 分肢为工字型钢缀板柱5.4.3.7 分肢为 H 型钢缀板柱5.4.3.8 分肢为槽钢 1 缀板柱5.4.3.9 分肢为槽钢 2 缀板柱5.4.3.10 分肢为工字型钢和槽钢组合缀板柱5.4.4 格构式组合柱优化设计缀条柱：5.4.4.1 分肢为工字形组合双轴对称缀条柱钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 14 -5
22、.4.4.2 分肢为工字形组合单轴对称缀条柱缀板柱：5.4.4.3 分肢为工字形组合双轴对称缀板柱5.4.4.4 分肢为工字形组合单轴对称缀板柱6基本构件验算（包含了基本构件优化中的所有内容，请参照 5.基本构件优化，此处不再重复。 ）7型钢库查询及维护（型钢库包含了中国目前所生产的所有型钢以及部分美国和日本的常用型钢的型号以及各种相关参数。 ）7.1 型钢查询7.2 型钢库维护7.3 系统型钢库设置8钢屋盖优化设计（包括标准跨度和非标准跨度，可根据用户需要任意调整。 ）三、作品的主要交互界面1. 软件主界面2. 基本构件优化受弯构件优化第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 15 -3.
23、 基本构件优化轴心受压构件优化4. 基本构件优化单向压弯构件优化5. 基本构件优化双向压弯构件优化6. 连接优化角焊缝连接优化7. 连接优化普通螺栓连接优化8. 连接优化高强螺栓连接优化9. 钢屋架优化设计屋架样式设计10. 钢屋架优化设计屋架外部荷载信息11. 钢屋架优化设计天窗及吊车荷载信息12. 钢屋架优化设计垂直支撑及连杆布置13. 钢屋架优化设计优化计算结果14. 基本构件验算15. 连接验算16. 疲劳验算钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 16 -17. 型钢数据库型钢查询18. 型钢数据库型钢库维护19. 型钢数据库型钢库系统设置20. 设计系数查询轴压构件稳定系数查
24、询21. 设计系数查询梁整体稳定系数查询22. 设计系数查询柱计算长度系数查询23. 钢结构设计规范 GBJ1788查询第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 17 -四、作品的部分测试数据1基本构件优化1.1 受弯构件组合双轴对称工字形钢梁优化（不考虑腹板屈曲后强度）结果：-组合双轴对称工字形钢梁优化（不考虑腹板屈曲后强度）优化条件：翼缘宽度X1： 下限值：100 上限值：2000 增量值：10翼缘厚度X2： 下限值：4 上限值：100 增量值：2腹板高度X3： 下限值：100 上限值：2000 增量值：10腹板厚度X4： 下限值：4 上限值：100 增量值：2容许挠度值：L/150绕x
25、轴作用的最大弯矩设计值Mx：300绕y轴作用的相应截面处的弯矩设计值My：0最大剪力设计值V：100腹板计算高度边缘最不利弯矩设计值：250腹板计算高度边缘最不利剪力设计值：100绕x轴作用的最大弯矩标准值Mk：260钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值：215钢材的抗剪强度设计值：125构件的计算长度lo：6000钢材的屈服强度值：235梁加劲肋设置情况：只配置横向加劲肋需要验算整体稳定梁受压翼缘的自由长度l 1：3000项次：1-钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 18 -组合双轴对称工字形钢梁优化（不考虑腹板屈曲后强度）优化结果：每单位长度构件体积(mm 3/mm)= 6240.0
26、0*参数优化值*翼缘宽度x1: 220.00翼缘厚度x2: 8.00腹板高度x3: 680.00腹板厚度x4: 4.00*截面控制条件*最大正应力: 200.24抗弯强度设计值: 215.00最大剪应力: 40.12抗剪强度设计值: 125.00不利点折算应力: 170.61折算应力上限值: 236.50最大挠度值: 9.68容 许挠度值: 40.00翼缘宽厚比: 13.50翼 缘宽厚比上限值: 15.00腹板高厚比: 170.00腹板高厚比下限值: 80.00腹板高厚比上限值: 170.00整体稳定值: 211.60整体稳定上限值: 215.00*截面优化成功*第八届“挑战杯”广东省参赛作品
27、 汕头大学- 19 -1.2 轴心受压构件实腹式轴心受压H型钢优化设计优化结果：-实腹式轴心受压H型钢优化设计优化条件：轴力N：1000钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值：215钢材的屈服强度值：235截面削弱面积：300构件绕x轴的计算长度：6000构件绕y轴的计算长度：3000构件的容许长细比：150-实腹式轴心受压H型钢优化设计优化结果：第1个优选结果:类别 型钢号 HB 截面面积HW 200200 200200 6428最大压应力: 163.19抗压强度设计值: 215.00最大整体稳定值: 206.69整体稳定上限值: 215.00最大长细比: 69.69容许长细比: 150.00第2
28、个优选结果:类别 型钢号 HB 截面面积HN 400200 396199 7216最大压应力: 144.59抗压强度设计值: 215.00钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 20 -最大整体稳定值: 180.27整体稳定上限值: 215.00最大长细比: 66.96容许长细比: 150.00第3个优选结果:类别 型钢号 HB 截面面积HW 200200 #200204 7228最大压应力: 144.34抗压强度设计值: 215.00最大整体稳定值: 187.08整体稳定上限值: 215.00最大长细比: 71.86容许长细比: 150.00*截面优选成功*1.3 单向压弯构件格构式（
29、弯矩绕虚轴xx）型钢缀条柱优化设计工字型钢和槽钢组合结果：-格构式（弯矩绕虚轴xx）型钢缀条柱优化设计工字型钢和槽钢组合优化条件：两分肢轴线长度X1： 下限值：100 上限值：3000 增量值：10缀条倾角 ： 下限值：40 上限值：70 增量值：5分肢1（工字钢）选择范围：下限值：1 上限值：39 增量值：1分肢2（槽钢）选择范围： 下限值：1 上限值：35 增量值：1缀条选择范围： 下限值：1 上限值：82 增量值：1第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 21 -最不利荷载组合一：轴力N：500 弯矩Mx：300 剪力V：100最不利荷载组合二：轴力N：400 弯矩Mx：450 剪力
30、V：100钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值：215钢材的屈服强度值：235截面削弱面积：0构件绕x轴的计算长度l ox：12000构件绕y轴的计算长度l oy：4000等效弯矩系数 mx：0.85构件的容许长细比：150角焊缝强度设计值：160-格构式（弯矩绕虚轴xx）型钢缀条柱优化设计工字型钢和槽钢组合优化结果：每单位长度构件体积(mm 3/mm)= 13054.58*参数优化值*两分肢轴线长度x1: 1100.00缀条倾角( ): 40.0型钢号分肢1型钢: I25a 分肢2型钢: 25c 型钢号缀条型钢: 1006 缀条与柱肢以三面围焊的形式连接，焊缝高度为: 6*截面控制条件*钢结构优
31、化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 22 -最大正应力: 136.87抗弯强度设计值: 215.00平面内整体稳定值: 125.67分肢工字钢最大稳定值: 154.87分肢槽钢最大稳定值: 202.89稳 定上限值: 215.00构件最大长细比: 84.19缀条长细比: 71.65容 许长细比: 150.00缀条强度值: 64.36缀 条强度设计值: 215.00缀条稳定值: 104.38缀 条稳定上限值: 215.00缀条焊缝强度值: 149.86缀 条焊缝强度设计值: 160.00*截面优化成功*1.4 双向压弯构件双向压弯格构式组合缀条柱优化设计（工字形组合单轴对称）结果：-双向压弯格
32、构式组合缀条柱优化设计（工字形组合单轴对称）优化条件：分肢2翼缘宽度X1： 下限值：100 上限值：1000 增量值：10分肢翼缘厚度X2： 下限值：4 上限值：100 增量值：2 分肢腹板高度X3： 下限值：100 上限值：1000 增量值：10 分肢2腹板厚度X4： 下限值：4 上限值：100 增量值：2 第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 23 -分肢1翼缘宽度X5： 下限值：100 上限值：1000 增量值：10分肢1腹板厚度X6： 下限值：4 上限值：100 增量值：2 两分肢轴线长度X7：下限值：100 上限值：1000 增量值：10缀条倾角： 下限值：40 上限值：70
33、增量值：5 缀条选择范围： 下限值：1 上限值：82 增量值：1翼缘制作工艺：翼缘为焰切边在弯矩Mx 作用下：平面内等效弯矩系数 mx：0.85在弯矩My 作用下：平面内等效弯矩系数 my：0.85平面外等效弯矩系数 ty：0.85轴力N：1000最大弯矩Mx：500最大弯矩My：400最大剪力V：100钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值：215 钢材的屈服强度值：235截面削弱面积：0构件绕x轴的计算长度l ox：9000构件绕y轴的计算长度l oy：3000构件的容许长细比：150角焊缝强度设计值：160-双向压弯格构式组合缀条柱优化设计（工字形组合单轴对称）优化结果：每单位长度构件体积(m
34、m 3/mm)= 24172.58*参数优化值*钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 24 -分肢2翼缘宽度x1: 220.00分肢翼缘厚度x2: 10.00分肢腹板高度x3: 570.00分肢2腹板厚度x4: 8.00分肢1翼缘宽度x5: 290.00分肢1腹板厚度x6: 10.00两分肢轴线长度x7: 990.00缀条倾角( ): 40.0型钢号缀条型钢: 1006 缀条与柱肢以三面围焊的形式连接，焊缝高度为: 6*截面控制条件*最大正应力: 214.55抗弯强度设计值: 215.00整体稳定值: 187.33分肢1平面内(绕自身强轴)稳定值: 192.20分肢1平面外(绕自身弱轴
35、)稳定值: 213.31分肢2平面内(绕自身强轴)稳定值: 64.87分肢2平面外(绕自身弱轴)稳定值: 81.31稳 定上限值: 215.00分肢1翼缘宽厚比: 14.00分肢1翼缘宽厚比上限值: 15.00分肢1腹板高厚比: 57.00分肢1腹板高厚比上限值: 57.43分肢2翼缘宽厚比: 10.60分肢2翼缘宽厚比上限值: 13.00第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 25 -分肢2腹板高厚比: 71.25分肢2腹板高厚比上限值: 83.25构件最大长细比: 64.49缀条长细比: 64.49容 许长细比: 150.00缀条强度值: 64.36缀 条强度设计值: 215.00缀条
36、稳定值: 100.29缀 条稳定上限值: 215.00缀条焊缝强度值: 149.86缀 条焊缝强度设计值: 160.00*截面优化成功*2连接优化2.1 角焊缝连接轴心受力两板通过两连接板连接的角焊缝优化结果：-轴心受力两板通过两连接板连接的角焊缝优化优化条件：连接板宽度x1： 下限值：100 上限值：1000 增量值：10连接板长度x2： 下限值：100 上限值：1000 增量值：10连接板厚度x3： 下限值：12 上限值：100 增量值：2焊缝高度x4： 下限值：12 上限值：100 增量值：2轴力N：1000被连接板宽度B：300被连接板厚度t1：12角焊缝强度设计值：160钢结构优化设
37、计工具箱 科技发明制作 B 类- 26 -结构直接承受动力荷载-轴心受力两板通过两连接板连接的角焊缝优化优化结果：*参数优化值*连接板宽度x1: 120.000连接板长度(单侧)x2: 120.000连接板厚度x3: 16.000焊缝高度x4: 14.000*连接控制条件*两条端焊缝最大承载力: 376.320在满足端焊缝最大受力的前提下,侧焊缝应力: 138.350角 焊缝强度设计值: 160.000最小焊缝高度: 6.000最大焊缝高度: 14.000最小焊缝长度: 112.000最大焊缝长度: 840.000连接板与被连接板截面面积比值: 1.067连 接板与被连接板截面面积比下限值:
38、1.000*连接优化成功*2.2 普通螺栓连接偏心受剪普通螺栓连接优化结果：-偏心受剪普通螺栓连接优化优化条件：第八届“挑战杯”广东省参赛作品 汕头大学- 27 -螺栓直径x1： 下限值：10 上限值：100 增量值：1螺栓列数x2： 下限值：1 上限值：100 增量值：1螺栓行数x3： 下限值：1 上限值：100 增量值：1连接板高度x4： 下限值：100 上限值：1000 增量值：10剪力V：300偏心距e：300柱翼缘宽度l1：300柱翼缘厚度t1：12连接板厚度t2：12柱腹板厚度t3：12普通螺栓抗剪强度设计值：130普通螺栓承压强度设计值：305连接板长度和螺栓总面积的权重比值：1
39、00连接板拉、弯、剪强度设计值：215-偏心受剪普通螺栓连接优化优化结果：=螺栓排列采用错列连接 =*参数优化值*螺栓直径(mm): 12螺栓列数(单侧)x2: 4.00螺栓行数x3: 10.00连接板高度x4: 510.00螺栓边距x5: 30.00螺栓边距x6: 20.00螺栓间距x7: 30.00螺栓间距x8: 80.00螺栓间距x9: 50.00钢结构优化设计工具箱 科技发明制作 B 类- 28 -所使用的螺栓数(单侧): 38*连接控制条件*最不利螺栓所受剪力: 13.707单 个螺栓抗剪承载力设计值: 14.703单 个螺栓承压承载力设计值: 43.920*连接优化成功*=螺栓排列采用并列连接 =*参数优化值*螺栓直径(mm): 12螺栓列数(单侧)x2: 3.00螺栓行数x3: 12.00连接板高度x4: 500.00螺栓边距x5: 30.00螺栓边距x6: 20.00螺栓间距x7: 50.00螺栓间距x8: 60.00螺栓间距x9: 40.00所使用的螺栓数(单侧): 36*连接控制条件*最不利螺栓所受剪力:
