1、門式剛架是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的輕型鋼結(jié)構(gòu)，我國在門式剛架結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作、安裝等方面技術(shù)已趨成熟，每年新增建筑面積近200萬m/，但是目前慣用的設(shè)計方法是先假定截面，再驗算強度、剛度、穩(wěn)定性、構(gòu)造等，獲得較優(yōu)的經(jīng)濟指標主要靠設(shè)計者的經(jīng)驗，所以，研究門式剛架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是具有實際意義的。 ANSYS作為一款大型通用有限元軟件，其強大的功能和廣泛的應(yīng)用使之成為全球計算機輔助工程(CAE)領(lǐng)域的主流軟件。其本身的優(yōu)化模塊和自帶的

2、參數(shù)化設(shè)計語言APDL是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的有效工具。 本文概要地介紹了ANSYS結(jié)構(gòu)建模分析和優(yōu)化設(shè)計的基本理論與方法，之后闡述了變截面梁單元BEAM188的單元特性、輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)等技術(shù)條件，在此基礎(chǔ)上，以一個三跨變截面門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)房屋為算例，考慮恒載、活載、風載和地震四種工況作用，以構(gòu)件截面尺寸參數(shù)為設(shè)計變量，以強度、剛度、構(gòu)造條件為狀態(tài)變量，以結(jié)構(gòu)的總用鋼量為目標函數(shù)，基于ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言APDL，選用一階

3、優(yōu)化方法，編寫結(jié)構(gòu)分析文件和優(yōu)化控制文件，對該結(jié)構(gòu)做優(yōu)化設(shè)計，最終得到了一個較優(yōu)的設(shè)計序列，結(jié)果單榀剛架減重748Kg，比原設(shè)計省鋼約19％，取得較好的經(jīng)濟效益。另外，本文把ANSYS的內(nèi)力和變形結(jié)果與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件STS計算結(jié)果做了比較，表明ANSYS的計算結(jié)果是真實可靠的，完全能夠用來校核和指導(dǎo)工程設(shè)計，最后對基于ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計這以課題做了總結(jié)與展望。 本文的優(yōu)化過程緊扣《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50