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【同辰案例】一个优化点,2200万!

  • 时间:2024-06-07
  • 作者:同辰建筑
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案例项目为7度区149米的研发办公楼,采用钢框架 - 钢筋混凝土核心筒结构形式。



经复核计算结果,各层核心筒剪力墙、外框柱轴压有较大富余,钢框架梁应力比、稳定性有较大富余。初步判断有较大优化量。



次梁应力比基本在0.97,承载力使用非常充分。说明设计方并不是非常的保守,充分考虑了结构的经济性。



结构整体指标均贴近规范限值,如位移1/802( [1/800])。



判断主要抗侧力构件富余较大是为了调整结构的整体指标满足规范要求,并非是为了寻求更多的富余度。与设计方沟通后,验证了我司的猜测。


因建筑需要,上部部分楼层右侧剪力墙取消,造成结构右侧刚度偏小。结构计算模型位移显示,结构右侧位移偏大,整体刚度不均匀。为了满足位移要求,不断地增大墙柱梁的截面,造成材料强度利用率低。



针对以上问题,经检查结构计算模型,发现原设计模型框架梁与核心筒的连接方式均为铰接。将右侧两跨的梁端改为刚接后,结构整体刚度更均匀,更接近平动。结构的整体位移由原来的1/801改善为1/910,为结构的优化提供了前提。



经过逐层优化后,方钢管混凝土柱的截面、壁厚,外框梁的翼缘厚度均由50mm减小为16-25mm。核心筒剪力墙及钢骨截面也同样有大幅减小。在满足规范要求并合理安全余度的情况下,仅模型优化节省成本约2200万元。



建筑结构设计中,根据构件端部的约束条件会预先假定设计条件是铰接、刚接,然后通过对应的构造措施保证假定的成立。


混凝土结构,当梁与剪力墙墙平面外相交,且墙厚不大于梁高的一半时,梁端约束条件会假定为铰接。当梁与剪力墙平面内连接时,会认定为刚接。



指定为铰接的梁端,在结构计算模型中会做特殊属性制定,但此指定一般用于承载力计算。即在设计承载力作用下,允许梁端有允许范围内的开裂和变形(部分进入塑性阶段)。


对于结构整体指标计算,如位移、位移比、周期等,规范明确是在弹性阶段的变形,所以在计算时不考虑梁端出现塑性变形的情况,对梁端是否指定为铰接有一定的争议。


▲《高层建筑混凝土结构技术规程》3.7.2条文说明



所以在调整混凝土结构计算模型时,想要改变梁、墙的连接刚度,只能是通过改变梁墙截面的方式。


钢结构的连接方式时更灵活的,刚接、铰接、滑动等不同形式的支座条件,都有对应的连接方式实现这些假定。所以在计算整体指标时,可以根据实际的连接情况,在结构计算模型中进行对应的指定。



由此,产生了上文案例的优化方向和成果。



▌作者:同辰建筑 刘照强

▌本文仅代表作者个人分析总结,仅供参考

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