浅析结构优化设计

(整期优先)网络出版时间:2016-03-13
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浅析结构优化设计

黄菊花

(上海锦绣华城资产开发有限公司,上海200125)

摘要:作为一个甲方结构师,切身体会到结构优化的重要性,它能实现资源最大化,利益最大化。也就是通过消除冗余的、无效的成本,增强薄弱部位,进行精细化结构设计,且保证安全,这就是结构优化的宗旨。

关键词:抗侧刚度;弹性层间位移角;结构自震周期;承载力验算

前言

随着经济的发展,人们对建筑除了一般的生活需要外,舒适性、观赏性、便利性成为新的趋势,一成不变建筑产品必将被淘汰,开发商必须不断创新。那么地域结构形式、建筑功能、建筑高度、建筑规模、产品定位、建筑标准、设计开发商的设计管理等都会影响经济成本,其中结构成本占到建安成本的50%~70%,是降低成本潜力最大的一个环节。结构可以通过各种途径满足建筑的物的各项功能,那么选择哪条路径来的最经济最合理,不做无意义的浪费,就需要通过结构优化设计,实现利益的最大化。

1结构优化设计的内容

结构优化设计常见的可以有:如层高的控制、基础的成本控制、桩(基础)的优化、地下室的成本控制、梁的布置、梁的配筋方式、剪力墙的布置、墙厚的控制、柱的配箍率、柱子纵向钢筋的配置方式、楼板厚度、设计荷载的取值、电算时参数的取值、混凝土强度等级等等。本文主要谈下结构优化设计中的抗侧刚度。

2工程实例

2.1工程概况

以我公司所建的一个高层办公楼为原型,对建筑平面进行规则化处理,使得平面形状为矩形,边长尺寸为33.6m×43.5m,核心筒轴线尺寸为10.8m×21.3m,具体平面详见图1。X方向有5跨,跨距为5×8.7m,Y方向有4跨,跨距为9m+7.8m+7.8m+9m。

表2中,方案一与方案三相比较,在位移角方面方案三有所增大,这是由于矩形柱摆放的方向变化,导致同样截面的矩形柱不能够很好的贡献它的刚度;而且在最大位移与层平均位移之比、最大层间位移与平均层间位移的比值方面,方案一要好于方案三。方案三的布置方式容易导致扭转周期比的超限。

表3中,方案一与方案四相比较,在最大位移与层平均位移之比、最大层间位移与平均层间位移的比值方面,方案一要远远好于方案四。方在模型调整中发现,核心筒内部剪力墙的增加对结构整体的扭转以及位移比没有好处,甚至导致结构位移的超限。

3结论

边柱长边方向与所在轴线平行的布置方式,充分发挥了矩形柱在该方向上的刚度;而对于垂直于所在轴线方向,柱子对结构整体刚度的影响没有平行所在轴线方向的影响大。因此,选择“边柱长边方向与所在轴线平行的布置方式”更为合理。

在核心筒内部布置剪力墙,会导致剪力墙内部刚度增大,从而导致扭转,引起位移比超限。核心筒内部的墙体只有对竖向荷载的贡献较大,而对结构水平荷载的贡献较小。因此,我们在满足轴压比和结构合理性的前提下尽可能减少核心筒内部的墙体。

4结语

随着我国经济蓬勃发展的同时,建筑业如雨后春笋般,纷纷投入这个行业中竞争激烈,且建筑项目投资巨大建设期长,所以更需要通过优化成本控制,技术跟经济的结合,才能实现建设项目的成本节约。

参考文献:

[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S]