现今关于型钢混凝土结构的试验研究资料和各国相关规范都明确表明型钢与混凝土之间存在着粘结滑移的问题,并且这种粘结滑移现象对结构受力性能有显著的影响。 本文基于型钢混凝土结构构件受力性能和型钢与混凝土问粘结滑移理论的研究成果,提出了型钢混凝土框架结构杆系模型单目标离散型变量优化设计方法。该优化设计方法中,设计变量取结构构件几何尺寸、截面尺寸、材料强度、型钢截面尺寸,目标函数取型钢混凝土框架结构全部结构材料的造价,约束条件为型钢混凝土组合结构基于粘结滑移的研究结论以及现行设计规程中所规定的合理的设计基本要求、计算要点和构造措施。 优化设计的基本思路是,首先根据工程经验初步确定结构布局、构件几何与截面尺寸、材料强度,并采用有限单元法按杆系模型对框架结构进行不同载荷工况下的内力分析;然后将结构离散为梁、柱构件,根据各载荷工况下构件几何尺寸及相应的内力分析结果,进行结构构件各设计变量的分部优化。在分部优化中采用求解离散变量的混合惩罚函数法进行优化设计,优化计算的初期主要按连续变量进行计算,随着迭代进行,变量的离散性很快起控制作用,最后收敛到指定的离散值;修改构件的设计变量,并将其重新整合得新的结构方案。重复上述迭代过程,直至获得结构构件各设计变量的最佳取值。最后,结合实例计算并与原始方案进行经济效益对比分析,提出各主要设计参数的最佳取值。 本研究为型钢混凝土框架结构的优化设计提供了实用方法与途径,其不仅符合于工程实际,且能够体现规范的要求,为其它型钢混凝土结构以及钢与混凝土组合结构的优化设计提供借鉴。