某天,项目负责人在群里发了一个指令,这个项目五月要挂网招施工单位,所以最近要开始盯紧施工图了。这项目建面也就一千多平方,为学校配套用实验室,从功能看就是一个厂房,按理来个门钢是很适合的,可是校领导不太认同钢结构,强推混凝土结构!结构形式
《抗震条例》指出学校建筑按重点设防考虑,没有再区分学校类别,所以原则上应该按要求执行!咨询了审图专家,目前也没有开“绿色通道”,所以还是建议老老实实按规范执行。另外需要和校方确认实验室是否涉及辐射、污染等情况,如有则应按特殊设防考虑。既然重点设防逃不掉,那么单跨框架的问题就解决不了。我和审图专家提出考虑角部加墙让其转为框剪结构,专家表示认可这种方式,但提出几点意见:一是注意需满足框剪结构倾覆力矩的要求;二是满足剪力墙布置间距的要求;三是大跨屋盖边柱弯矩较大的话可考虑边柱设扶壁。屋盖方案
由于校方比较抵触钢结构方案,所以在后续方案讨论中基本是排除该做法的。根据该项目立面造型及剖面形式,和预应力方面的大佬沟通过,这种剖屋面预应力肯定是没法实施的,第二步又将预应力大梁方案pass。30m跨度的话要是考虑混凝土大梁方案的话,两端推力将会特别大不太好协调,所以和专家沟通后的方向是采用空腹桁架结构方案形式,若下弦拉力较大的话可考虑施加预应力处理。
在结构专业开始介入后,我便提醒设计关注大跨结构方案的实施,并给出了下图可能会用来比对的方案。因为我司对大跨结构做了明确要求,需进行平台专业技术委员会评审,所以提前让设计做好准备!
设计还算比较利索,过了两天就把比选报告发我,但桁架比选方案不是我想要的样子!
细节优化
如果屋架考虑为三角桁架形式的话,那么相比单梁形式而言,无疑只是改变了屋架的刚度而已,对柱而言可能并没有太大改观!对于目前设计提供的方案提出了一下几点问题:1.梯形桁架应比三角桁架效率更高;
2.桁架杆件应根据受力结果进行优化;
3.如果采用桁架形式,是否可以抽柱/桁架;
4.应提前预判行吊对结构的影响
刚好是周末,和设计提了自己的疑虑后便开始导YJK到MIDAS验证自己的想法,首先从简单的单榀结构入手!针对问题一
采用了设计提供的模型,上弦象征性输入了一定的荷载
从以上结果可知,三角改梯形后,刚度提高约25%左右,柱端弯矩降低约一倍,屋架轴力和弯矩均有调整在设计提过来的YJK模型里再次验证结论
其中图二为设计提供的改节点高的模型,并说明改下弦位置后与三角桁架结果差别不大。对此我是不太相信这个结果,自己操作了一遍如图一所示和midas结论基本一致!针对问题二
关于是否抽屋架/柱,目前柱距是按6m考虑的,如果抽柱/桁架的话,纵距变为12m,给20m左右高度的框架柱带来了更大的负担,且还有行吊作用,所以没有继续坚持!但是边上有柱升上来的屋架可以取消改为单梁形式,见图三示!
现有体系构件敏感性分析
对于确定的结构方案(结构根据建筑的形式布置方案),sap2000给出了一种构件敏感性分析,也即根据用户设定的目标去寻找各个构件的使用效率,从而对构件进行优化或是增强,以提供最优解!其实本来的意图是想看看是否可以取消那些斜腹杆,比较混凝土形式到时候浇筑是相当麻烦的!但从结果来看,斜腹杆的效率远高于竖腹杆,且在端部效率最高。其实也不难理解,大跨桁架的刚度需要靠端部构造去约束,下图中圈出的斜杆作为拉杆去贡献屋架的刚度,而某些竖腹杆基本成为了零杆!
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