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钢结构住宅是一种“绿色结构”,是人与自然和谐、可持续发展的“绿色建筑”。钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好的特点。钢结构住宅具有施工快、易产业化、有利于回收和循环再利用等特点。在施工过程中可以做到:降低湿作业量、减少粉尘和噪声污染、节约水资源、改善环境。钢结构住宅适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高,可以将设计、生产、施工、安装一体化,提高住宅产业化水平。
钢结构住宅的经济性是人们最为关注的一个问题。结构优化在理论上对结构设计提出了新的理念,为实现人类资源的合理配置打下了理论基础。本文研究非线性约束优化间题的求解,提出一个求解非线性约束优化问题的积极集SQP算法,在该算法的每一个迭代步,分别通过求解一个低维的二次规划子问题和一个低维的线性方程组得到一个下降方向和一个可行方向,在此基础上,我们构造一个可行下降方向。为避免MaratOS效应,我们通过解一个低维的线性方程组得到高阶修正方向。本文在满足规范和规定的前提下,对某钢结构住宅进行了结构优化设计的研究。采用序列二次规划法,通过MATLAB优化工具箱,并针对某钢结构住宅的钢—混凝土组合梁进行了优化设计。对于用此方法得出的最优方案,通过在SATWE(高层建筑结构空间有限元分析)软件计算分析,如能满足各项要求,即确定了最优方案为可行方案。
在某六层钢结构住宅和十八层钢结构住宅原方案的基础上进行结构优化设计。针对钢结构住宅工程的用钢量问题,笔者提出了的优化设计方法。最终实现了降低钢结构住宅用钢量,降低工程造价,从而促进钢结构住宅的进一步推广。