本文首先分析了圆钢管混凝土构件在轴压、偏压、纯弯等荷载作用下材料的受力状况,以及各种参数对构件极限承载力的影响。在此基础上,利用人工神经网络的自适应性、容错性、模糊性,建立了各自的BP神经网络预测模型。对轴压短柱,选取长径比、径厚比、钢材的屈服极限、混凝土的抗压强度及套箍指标等5个影响轴压短柱极限承载力的主要因素作为输入单元,以极限承载力为输出单元,选用104组数据作为训练集,29组数据作为测试集,建立了一个5层的BP神经网络预测模型,提出了普通混凝土与高强混凝土轴压短柱的统一承载力计算公式。对偏压短柱,选取长径比、偏心距、钢材的屈服强度、混凝土的抗压强度及偏心率等5个影响偏压短柱极限承载力的主要因素作为输入单元,以极限承载力为输出单元,选用52组数据作为训练集,13组数据作为测试集,建立了一个5层的BP神经网络预测模型,提出了偏压短柱承载力的简便计算公式。对纯弯构件,选取径厚比、套箍指标、混凝土的抗压强度、钢材的屈服强度及含钢率等5个影响纯弯构件抗弯承载力的主要因素作为输入单元,以极限承载力为输出单元,选用22组数据作为训练集,建立了一个5层的BP神经网络预测模型。对钢管高强混凝土核心柱的抗震性能也进行了研究,选取钢材屈服强度与混凝土强度的比、轴压比、钢管面积比、纵向配筋率及体积配筋率等5个影响高强混凝土核心柱抗剪承载力的主要因素作为输入单元,以反映构件抗震性能的延性系数为输出单元,选用30组数据作为训练集,8组数据作为测试集,建立了一个5层的钢管高强混凝土核心柱抗震性能的神经网络预测模型。以上提出的公式经试验数据校核并与现有规范比较,证明本文提出的公式物理意义明确、简洁、结果准确,可以应用到实际工程中。 在建立的神经网络预测模型的基础上,利用MATLAB语言编制了圆钢管混凝土轴压、偏压短柱截面的优化设计程序,可以在保证设计要求和经济性的前提下能够很快选出合适的截面,既解决了传统数学模型无法解决的局部最优解、不确定性因素和专家经验等问题,也免去了常规设计方法中凭经验反复试选、验算的繁琐过程,为实际结构工程设计提供了更简洁、经济、可靠的方法。