一种冷弯钢穹顶结构的优化方法与流程

技术特征：

1.一种冷弯钢穹顶结构的优化方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、冷弯钢穹顶结构的建模：首先利用CAD软件建立的三维线模型，然后导入三维建模系统中，每一条轴线处存在两根C型钢，因此模拟成背靠背形式的截面，并赋予该三维线模型；

S2、框架结构的生成：在保证用钢量相同的条件下，利用同一条轴线上的双根的截面面积之和，在轴压的前提下并保证厚度不变，从而优化出一个全新的截面，此截面上下翼缘长度相等，优化出的全新截面不再采用原来的三根冷弯薄壁型钢拼接成三角形后再拼接成整个穹顶框架结构的方式，而是利用单根冷弯钢构件，同时利用相应的模具直接拼接成为整个框架结构；

S3、荷载分析：综合考虑相关企业对荷载分析的要求，同时查找相应的规范，将各种荷载依次选择为：风荷载0.6kN/m2、雪荷载0.35kN/m2和恒载0.5kN/m2，活载按照不上人的屋面设计，取为0.5kN/m；

S4、穹顶屋风荷载体型系数的确定：在风力的作用下，若承受风力的表面呈受压状态，其值为正；反之为负，有关风压系数的相关公式为：

S5、穹顶结构特征值屈曲分析：首先通过三维建模软件建立穹顶屋框架结构，再利用直接强度法结合遗传算法对部分构件进行优化，然后将优化后的构件代替原有结构分别进行屈曲分析，根据所得到的屈曲因子和结构上施加载荷相乘所得的结果，作为该结构对应的临界屈曲荷载，采用有限元进行离散处理后，再求解若干个非线性方程组，利用求解算法对非线性方程组进行相关求解；

S6、网壳结构的稳定性分析：通过步骤S5中屈曲分析对结构的临界屈曲载荷或失稳力进行分析和预测，有助于非线性分析中初始缺陷的引入，穹顶网壳结构相关的稳定性能需要从荷载位移曲线中得到全面的分析，这种全过程稳定性分析相较而言更加准确。

2.根据权利要求1所述的一种冷弯钢穹顶结构的优化方法，其特征在于：所述步骤S1中采用的三维建模系统为SAP2000建模系统，且步骤S1中对非线性方程组进行求解的方法为增量法、迭代法或混合法。

3.根据权利要求1所述的一种冷弯钢穹顶结构的优化方法，其特征在于：所述步骤S3中穹顶网壳结构作为一种轻质的架构，影响它的稳定性能程度较深的因素分别为恒荷载、风载以及雪载。

4.根据权利要求1所述的一种冷弯钢穹顶结构的优化方法，其特征在于：所述步骤S4中风压系数为风经过建筑物表面产生的实际压力和来流未挠动风速压力之比。

5.根据权利要求1所述的一种冷弯钢穹顶结构的优化方法，其特征在于：所述步骤S4中风压系数的相关公式中，P(t)是实际风压值，Pref是相对参考静压，ΔP(t)为实际情况下所测压差值，ρ代表相应环境下的空气质量密度，U10为测风塔来流方向未挠动的房屋屋檐高度的实际测得的10min的平均风速。

6.根据权利要求1所述的一种冷弯钢穹顶结构的优化方法，其特征在于：所述步骤S6中非线性分析相应的控制方程为KT△U＝△P-F，式中：KT表示切线刚度矩阵，△U表示位移增量向量，△P等效于施加的外荷载向量，F代表节点处力的向量。