一种基于两层面承载安全性的工程结构设计与优化方法

摘要

本申请提供一种基于构件和整体两层面承载安全性的工程结构设计与优化方法，包括：步骤1，根据工程结构初始设计方案或调整后设计方案的几何尺寸、材料参数、荷载状况和约束条件，确定结构计算模型；步骤2，根据上述结构计算模型，识别高承载和低承载构件；步骤3，计算构件和整体安全系数；以及步骤4，根据构件和整体安全系数，判断结构两层面承载安全性，并且确定或者调整结构设计方案。根据目标构件的识别原则和优化调整策略，优化结构设计方案，保证了结构具有合理的安全储备，并且通过识别目标构件并合理调整其截面强度，优化结构的强度分布和承载状态，降低工程造价，获得承载性能和材料消耗均较优的结构设计方案。

主权项

一种基于两层面承载安全性的工程结构设计方法，包括：步骤1，根据工程结构初始设计方案或调整后设计方案的几何尺寸、材料参数、荷载状况和约束条件，确定结构计算模型；步骤2，根据上述结构计算模型，结合荷载设计值，利用弹性模量缩减法计算各迭代步的单元承载比，根据识别准则，识别高承载和低承载构件，其中，高承载和低承载构件的识别准则为：迭代末步承载比高于基准承载比的构件定义为高承载构件；迭代过程中承载比始终低于基准承载比的构件定义为低承载构件；步骤3，计算构件和整体安全系数，其中，根据弹性模量缩减法迭代首步的单元承载比计算构件安全系数其中，表示构件e的安全系数，表示构件e的单元承载比；根据弹性模量缩减法迭代末步的单元承载比最大值计算结构整体安全系数其中，表示结构整体安全系数，表示迭代末步单元承载比的最大值；以及步骤4，根据构件和整体安全系数，判断结构两层面承载安全性，并且确定或者调整结构设计方案，其中，构件层面的承载安全性判断：若构件安全系数小于设计限值，则通过调整构件的几何尺寸或材料参数以增大该构件的截面强度，之后重复步骤1到步骤4，直到构件安全系数不小于设计限值；整体层面的承载安全性判断：若整体安全系数小于设计限值，则在步骤2所识别的高承载构件中，增大构件安全系数小于整体安全系数限值构件的截面强度，重复步骤1至步骤4，直到整体安全系数不小于设计限值。