旋转壳特种结构的优化设计与施工

径 向和 环 向 薄膜 内力 ； 表 示 任 意 点 的法 向 ｚ 荷载 ， 以壤 示 水 平平 行 圆 ，以 上总 竖 向荷 载 ； 按旋转壳薄膜理论平衡条件 ； 则
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图３
３ ２
科技创新 导报 Ｓｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ａ ｉｎ Ｈ ｒ ｌ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｉｎ ｖ ｔ ｅ ａｄ ｏ
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（） ３上部开口平行圈条件Ｒ ｍ ） ２ （ ｝ ≥ ｓ （） ４上部幅角 变化范围詈≤ ≤专． 鼽
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结 构 的 总价 目标 函 数 ： 十 式 中
（ ．） １ ２
设 计 的 约 束 条 件 。 种 结 构 的 优 化 设 计 存 特 在 至 少 两 个 变 量 的 非 线 性 规 划 问 题 ， 当 应 罚 函 数 法 对 其 求 解 。 函数 法 是 将 有 罚
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Ｑ：
Ｓｃｉ ｎｃｅ ｅ ｅｎｄ Ｔ ｅ ｃｈｎＯ Ｏｇｙ ｎｎ ｖ ｉ Ｈｅｒ ｄ Ｉ Ｉ ｏ ａｔ ｏｎ ａｌ
如 图 １ ，。 以 、，， 别 表 示 旋 转 壳 的 径 分 向 和 环 向 主 曲率 ； 和 分 别 表 示 壳 体 的
Ｐｊ 器 如 ｌ 南 —
是 由 圆绕 非 半 径 长 距 离旋 转 而 得 如 图２。 月＝‘＝‘，＝Ｒｓｎ 一ａ， 以选 择 设 计 ｒ ｉ 可 变量为ａ 和 ， 由于 它 们 的 改 变 会得 到 不 同 的容 积 ， 由 于 它们 的 改 变 ， 也 会得 到 不 同 的
由 此 画 出 的 可行 域 与等 值 线 如 图３ 综 。
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图１ 旋 转 壳示 意 图２ 卵形 消 化池 示 意 图
Fra Baidu bibliotek问题
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ｓ 计 要求选择为 ：
值。 如果引入ｘ 一舌。 为球壳半径。 如设
（） １结构 总容 积在 １ ０ ｍ ０ ０ 之 间。 ０ ０ 与４ ０ ｍ （） ２ 下部 幅 角 ‰＝＿ ｘ ＝ 。 ， ． ４ ｆ
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上 式 中 Ｙ 和 ｈ 表 示 混 凝土 相对 密 度 和 壳 厚 ； ， 示钢 筋相 对 密 度 ； 为 纵 向钢 筋 表 ｕ 旋 转 壳 计 算 理 论 表 明 ， 内 压 和 自重 配 筋率 。 样 的 目标 函 数 是 非 线 性 的 。 在 这 作 用 下 ， 向 力 ． 压 力 ， 向 力 ｒ 为 拉 径 为 环 ， １ 任 何 特 种 结 构 在 设 计 时 都 要 计 入 它 的 力， 它是 幅 角 的 函数 。 如选 择 旋 转 壳 特 种 些 工 艺 和 使 用要 求 ， 样 就 形 成 了 优 化 这
Ｑ
Ｑ：
Ｓｃｉ ｅｎｃｅ ａｎ Ｔｅｃｈｎ Ｏｇｙ ｎ ｄ ＯＩ Ｉ ｎｏｖａｔｏｎ ｉ Ｈｅｒ ｄ ａｌ
建 筑 科 学
旋 转 壳 特种 结 构 的优 化 设 计 与施 工
区 础 华 （ 广州市 房屋开 发建设有 限公司 广 东广州 ５ ０ ０ ３） １ ０
摘 要： 本文 应用旋转 壳薄膜理论 ， 对特种 结构 的优 化设计 与施 工进行探 讨分析 ， 并提 供计算 依据和 方法 。 关键词 ： 特种 结构 函数 薄膜理论 卵形结构 设计 与施 工 中图分类号 ： ｕ４ Ｔ ７ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ４ ０ ８ ２ １ ） ３ ｂ一０ ３ 一Ｏ １ ７ － ９ Ｘ（ ０ ０ ０ （ ） ０ ２ ２ 旋 转 壳 结 构 广 泛 应 用 于 特 种 结 构 工 系 数 ； 和 Ｗｃ 结 构 来 说 ， 自重 引起 的 约 束 的 非线 性 规 划 通 过 罚 因 子 的选 择 将 其 胍 壳 由 程， 由于 其 弯 矩 和 横 向剪 力在 边 缘 附 近 急 竖 向 荷 载Ｊ 、 向钢 筋 总 量 、 体混 凝 土 用 变 成 一 系 列 求 罚 函 数 极 小 值 问题 。 过 计 Ｄ 环 １ 壳 通 剧 衰 减 ， 构 的绝 大 部 分 仍 处 在 薄 膜 理 论 量 和 纵 向钢 筋 总 量 都 是 与 壳 体 形 状 有 关 ， 算 机 获 得 优 化 解 答 。 结 受 力状 态 ， 计依 据 旋 转 壳 薄 膜 理 论 ， 结 即 是 幅 角 的非 线性 函数 。 以 表 示 下 设 将 如 在 给 出特 种 结 构 目标 函数 （ ． ） 和 约 １ ３式 构 受 力 和 结 构 尺 寸 综 合 考 虑 ， 成 结 构 总 部 开 口处 幅 角 ； ． 示 上部 开 口处 幅 角 ， 形 表 显 束 条件情 况 下 ， 可绘 出结 构 优 化设 计的 等 即 造 价 为 目标 函 数 的 优 化 过 程 ， 它具 有 节 省 然 由 旋 转 壳 几 何 分 析 得 ： 值 线与 可 行 域 。 以卵 形 消 化 池 为 例 。 形 如 卵 ｓ：Ｉ 舻 ，ｌ 材料 ， 同 容 积 下表 面 积 最 小 的 优 点 ， 相 因而 ｄ ： ｄ 消化 池是 特 种结 构 工程 中的一 种 ， 有在 相 它 基 于 薄 膜 理 论 的 受 力 分 析 是 经济 合理 的 。 同 容积 下 表 面 积 小 ， 能 损 失 小 等 优 点 ， 热 它