7、钢弧形屋顶框架的优化设计与算法应用

钢弧形屋顶框架的优化设计与算法应用

1. 问题阐述

在结构设计中，当结构的某个参数 ϕ 大于 ϕmax 时，结构可能不稳定，需要重新设计。在本次研究中，由于采用的框架系统，挠度放大系数（Cd）设为 4，并且在地震荷载组合中考虑了 P - delta 效应。

2. 结构荷载

2.1 荷载组合

根据相关规范，设计结构构件时需考虑以下荷载组合，其中 5 - 7 荷载组合中的 0.2 SDS D 项用于考虑竖向地震荷载的影响：
1. 1.4D
2. 1.2D + 1.6L + 0.5(S or R)
3. 1.2D + 1.6(S or R) + (L or 0.5 W)
4. 1.4D + 1.0W + L + 0.5(S or R)
5. (1.2 + 0.2SDS)D + E + L + 0.2S
6. 0.9D + 1.0W
7. (0.9 − 0.2SDS)D + E

2.2 恒载和附属荷载（D）

采用金属夹芯板作为覆层，屋顶和檩条的覆层重量按 14.64 kg/m² 计算恒载。具体恒载和活载信息如下表：
| 荷载类型 | 单位面积荷载（kg/m²） | 每 6m 荷载（kg/m） |
| ---- | ---- | ---- |
| 恒载 | 14.64 | 87.84 |
| 活载 | 97.648 | 585.89 |

2.3 活载（L）

根据 ASCE 7 标准，坡屋顶的活载为 97.65 kg/m²（20 lb/ft²），且无集中荷载用于检查刚架