1  工程背景 

      隨著大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，造型越來越新穎，結(jié)構(gòu)形式更加復(fù)雜多樣。作為結(jié)構(gòu)關(guān)鍵核心的構(gòu)件節(jié)點(diǎn)，其連接方式和力學(xué)性能更加復(fù)雜。節(jié)點(diǎn)的不同構(gòu)造形式，對結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度、工程造價(jià)、現(xiàn)場施工都有著相當(dāng) 大 的 影 響。

     1991 年 德 國 Stuttgart機(jī) 場 樓首次使用大跨度空間樹狀結(jié)構(gòu)，自此以后，美 國 Detroit 機(jī) 場、我國廣州黃金樹、蘇 州 工 業(yè) 園 區(qū) 多 功 能廳、長沙火車站均采用了樹狀結(jié)構(gòu)。樹形柱結(jié)構(gòu)要求不同管徑的主管和分管交匯后過渡自然連貫，多采用的節(jié)點(diǎn)形式是相貫節(jié)點(diǎn)、鑄鋼節(jié)點(diǎn)。相貫節(jié)點(diǎn)采用桿件之間直接焊接連接，會(huì)產(chǎn)生對受力不利的殘余應(yīng)力，節(jié)點(diǎn)安全可靠性可能存在隱患。而鑄鋼節(jié)點(diǎn)既具有美觀效果，又避免了多桿相貫焊接連接中節(jié)點(diǎn)內(nèi)存在殘余焊接應(yīng)力的問題。除此之外，樹形柱中采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)會(huì)比采用相貫節(jié)點(diǎn)的各個(gè)分支的計(jì)算長度系數(shù)有所下降，穩(wěn)定性能有所提升。因此，具有安全性適用性和耐久性的鑄鋼節(jié)點(diǎn)形式多用在復(fù)雜的樹狀結(jié)構(gòu)中。

      鑄鋼節(jié)點(diǎn)由于其良好的適用性在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越廣。但是目前并沒有一套成熟的鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法，因此造成目前使用中的鑄鋼節(jié)點(diǎn)存在優(yōu)化不足，自重大，這對施工和結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不利影響。

    本文利用INSPIRE拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)和快速建模方法，探索了一種大型鑄鋼節(jié)點(diǎn)的快速優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考和幫助。

2  優(yōu)化設(shè)計(jì)

首先根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總圖，在inspire中確定并建立主管和分支管，其中間連接的過渡區(qū)域定義為拓?fù)鋬?yōu)化區(qū)域，如下圖的優(yōu)化模型，球形結(jié)構(gòu)為優(yōu)化區(qū)域。

3  優(yōu)化結(jié)果

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5性能驗(yàn)證

不同節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式的對比分析。