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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳維志
研究生(外文):Wei-chih Chen
論文名稱:台灣中低層鋼骨建築構件最佳化設計之視窗程式研發
論文名稱(外文):Development of Windows-Based Program for Determing The Optimal Member Sizes of Steel Buildings in Taiwan
指導教授:陳瑞華陳瑞華引用關係
指導教授(外文):Rwey-Hua Cherng
口試委員:陳瑞華
口試日期:2012-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:營建工程系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:237
中文關鍵詞:鋼骨建築最佳化設計視窗程式
外文關鍵詞:Optimal DesignWindows-Based ProgramSteel Buildings
相關次數:
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傳統上鋼結構設計大多採用試誤法來設計斷面,雖能符合規範中的要求,卻無法保證可求得最佳構件斷面。本研究應用基因演算法於構件最佳化設計,所探討之鋼結構最佳化設計斷面係採用箱型柱與I型梁進行設計,以建築物鋼材總體積為目標函數;梁柱構件型號為設計變數;須符合建築物耐風設計規範、建築物耐震設計規範與鋼結構極限設計法規範,將層間變位角、頂層加速度、極限層剪力強度、柱構件強度、梁構件強度與梁柱彎矩強度作為限制條件,評估最佳斷面性質,以符合安全性及經濟性之要求。
現行規範之計算流程繁複,容易發生錯誤。為使設計者能減少錯誤之判斷與應用,本研究針對台灣建築條件與環境,發展出一套台灣中低層鋼骨建築構件最佳化設計之視窗程式。此系統將建立各項分析參數之資料庫,以簡單的使用者介面下,發展電腦WINDOWS系統可安裝執行之分析程式。最後計算建築物設計風力與設計地震力;決定梁柱最佳化構件尺寸;提供使用者規範之檢核結果。
In this study, we used genetic algorithms to develop a set of Taiwan low-rise buildings steel member optimization design of Windows program. In order to achieve the purpose of steel at the lowest cost design. The steel structure optimization design section are box-shape column and I- shape beam. The total volume of the steel is the objective function. The design variables are beam and column type. Supplemented by building wind-resistant design code,seismic design code and steel structures code. Using the inter story drift, the top-level acceleration, limit layer shear strength, columns members strength, the beam members strength and beam-column moment strength as the constrain to assess the reasonable section properties and to comply with the requirements of security and economy.
摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文架構 2
第二章 封閉式或部分封閉式建築物之設計風力 5
2.1 參數資料之建立 5
2.1.1 風環境資料 5
2.1.2 建築物資料 10
2.2 各向設計風力計算程式之建立 13
2.2.1 順風向設計風力 14
2.2.2 橫風向設計風力 18
2.2.3 扭轉向設計風力 19
2.2.4 設計風力組合公式 20
2.2.5 層間變位角組合公式 21
2.2.6 頂層加速度組合公式 21
參考文獻 23
第三章 中低樓層建築物之設計地震力 31
3.1參數資料之建立 31
3.1.1 地震環境資料 31
3.1.2 建築物資料 35
3.2中低樓層建築物設計地震力計算程式之建立 39
3.2.1 水平設計地震力 39
3.2.2 垂直設計地震力 43
參考文獻 44
第四章 鋼結構梁柱構件之設計 71
4.1載重組合 71
4.2 柱構件之設計 72
4.3 梁構件之設計 75
參考文獻 80
第五章 基因演算法於鋼骨建築構件最佳化設計 83
5.1鋼骨建築最佳化設計之問題 83
5.1.1 耐風設計規範之限制式 84
5.1.2 耐震設計規範之限制式 86
5.1.3 鋼結構極限設計法規範之限制式 87
5.2 基因演算法之介紹 91
5.2.1編碼方式 92
5.2.2適應函數 92
5.2.3挑選與複製 93
5.2.4交配 94
5.2.5突變 95
5.3 基因演算法對具限制條件之問題的處理方式 96
5.3.1懲罰函數法的基本理論 97
5.3.2內懲罰函數法與外懲罰函數法 98
5.3.3靜態懲罰函數法 99
5.3.4動態懲罰函數法 100
5.3.5可適性懲罰函數法 100
5.4 案例分析 104
5.4.1案例介紹 104
5.4.2設計參數資料庫之介紹 106
5.4.3基因演算法參數之設定 106
5.4.4最佳化結果與討論 108
參考文獻 112
第六章 系統介紹 149
6.1前言 149
6.2程式導覽 150
6.3各視窗項目之功能 154
6.4案例結果與討論 183
參考文獻 185
第七章 結論與建議 207
7.1 結論 207
7.2 建議 209
附錄A 局部座標系統下之空間梁柱元素勁度矩陣 211
附錄B 總體座標系統下之空間梁柱元素勁度矩陣 213
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