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摘要
由于建筑设计楼层净高的限制,实际项目中设备管线不可避免地会对钢梁腹板进行不同程度地开洞。本文结合上海某实际工程案例,采用ABAQUS对开洞前后的钢梁进行有限元分析,揭示了常规开洞后未补强节点存在的不安全性,并验证常用腹板开洞补强节点的合理性。通过拓扑优化技术以最小应变能及体积优化率为目标,分别对同一截面及受力特性的实腹钢梁进行优化分析,获取同一荷载及边界条件下实腹钢梁的最优桁架形态,同时对开洞补强的钢梁进行进一步拓扑优化。本文对拓扑优化后的不规则钢梁桁架形态进行重新设计并总结设计流程,以指导类似项目的钢梁开洞可行性及优化设计。最后对各种情况下的钢梁提取荷载-位移曲线,分析表明拓扑优化前后钢梁的应力及挠度仍可满足受力要求,更进一步验证了拓扑优化技术在建筑工程优化中的可行性。
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单位上海建筑设计研究院有限公司
