考虑到经济性,为了充分利用楼板的抗压能力,组合梁的上翼缘和下翼缘做成不同的截面。人工调整模型需要历经:修改截面-模型计算-查看应力比-调整截面-模型计算等反复试算的过程,消耗大量时间。本文通过演示如何使用Y-GAMA的卡片功能,对工业项目次梁改为组合梁的方式进行优化,达到降低用钢量的目的。
首层为钢框架,荷载布置均匀,观察梁布置,除四个角楼梯间外,其他大部分梁布置非常规则,使用筛选功能,把Y向双次梁分成一组,组名定为ZHL。
前处理及计算-选择特殊梁-组合梁自动生成-仅对次梁按组合梁设计-删除本层不需要的组合梁-设抗剪连接件-组合梁翼板钢筋,具体操作见下图。
组合梁的上翼缘和下翼缘需要做成不同的截面,上述步骤3中,目前软件的封装功能仅能生成上下翼缘相同的梁截面,无法满足本项目需求,于是打算采用Y-GAMA卡片的方式来生成组合梁的截面库。
为简化编程,采用站在前人的肩膀上(偷懒)的方式,对目前已有的封装功能卡片进行修改,见下图。
方法一:Excel表格编写截面库
1、列出组合梁截面尺寸的数据表格,如下图,能排列组合出10000(甚至更多)种截面。
2、采用Excel排列组合功能,生成截面库数据,10000组截面数据(10000行,6列)。
3、在画布中布置卡片,总体预览如下
4、卡片细节如下
方法二:Y-GAMA升降维卡片再排列组合生成截面库
采取卡片A-B-C-D各个层级进行排列组合,如下图。
尝试了多种升维、排列组合的方法,形成的截面数量与预计不符,求助Y-GAMA老师,寻求其他解决方法。
方法三:C#编程新卡片。
在Y-GAMA群里求助李工,李工发来C#编程后的卡片,顺利解决排列组合生成截面库的问题,生成的截面数量符合预期。
方法四:字符串拼接卡片重复操作生成数据库
李工提供C#卡片后,还是觉得意犹未尽,继续尝试。
观察送入截面库的数据,如下图所示,形式比较统一:工字型(钢材):上翼缘宽度(下翼缘宽度)X总高度X腹板厚度X上翼缘厚度(下翼缘厚度),如果能找到一种方式,生成此列表,直接送入截面库即可。
经过尝试,可使用《字符串拼接》卡片,把“工字型(钢材):”+“上翼缘宽度”+“(”+“下翼缘宽度”+“)”+“X”+“总高度”+“X”+“腹板厚度”+“X”+“上翼缘厚度”+“(”+“下翼缘厚度”+“)”这些拼接起来,即可生成截面库数据,见下图:
总体预览如下:
细节预览如下:
作为一个有强迫症的人,必须处理到美观实用,如下图:
方法五:导出-修改-导入生成截面库
前面几种方法,对卡片编程需求较高,那么对于小白如何快速定义组合梁截面呢,继续尝试。
1、使用筛选功能,把Y向双次梁分成一组,布置成组名定为ZHL,。
2、双击组名ZHL,选中组合梁,空白处右键选择属性-编辑截面-定义上下翼缘不同的组合梁截面-应用-确定,把定义的截面替换ZHL组中所有梁,此目的是为了生成一个备选的组合梁截面数据,用于下文导出Excel表格。
3、打开数智设计-读取分组,此时在3处有一个备选的上下翼缘不同的组合梁截面(上步自定的组合梁截面),然后点击4处导出截面库,生成一个Excel表格。
4、在Excel表格中添加组合梁截面数据,并导入数智设计。
总结:
通过发散思维的方式尝试了五种方法来生成截面库,有成功有失败,把其中过程分享出来以供读者思考。
如上表所示,次梁采用组合梁后,在次梁应力比基本相等的情况下,次梁用钢量从243t降为113t,降低了243-113=130t,次梁优化率率达到53%,平均用钢量从123kg/m2降低为104kg/m2,综合优化率达到16%,显著降低了用钢量,取得非常好的经济效益。
在钢结构项目中,次梁采用组合梁可显著降低用钢量,取得非常好的经济效益。在行业竞争更加激烈的现在,为甲方降本增效提供助力,在工业项目投标竞争中取得更大的优势。
组合梁上下翼缘腹板截面变化较多,手工调整方式比较繁琐,浪费大量时间和精力去试算。可以采用Y-GAMA软件,让软件去做迭代,让设计师从大量重复工作中解放出来。
当Y-GAMA自带封装功能无法满足需求时,可采用卡片编程的方式。从零开始编写卡片很费力,对初学者要求也比较高,为了更快应用于项目,可以用Y-GAMA封装功能的卡片或已有项目的卡片进行修改,快速达到目的应用于项目。
对于一些复杂数据,当卡片无法满足需求时,也可以借助Excel的强大数据处理功能生成所需数据,再导入Y-GAMA,实现Excel数据和Y-GAMA的联动。
目前采用Y向双次梁改为组合梁的方案,后续将进一步尝试借助Y-GAMA实现以下优化思路:1、主梁改为组合梁;2、次梁XY向布置方案比选;后续再来完善本文。
Y-GAMA的到来,给结构设计行业带来一场影响深远的变革。做为一名结构设计师,积极投身变革,借助工具让思维更加发散,把新工具、新实践应用于设计,把论文写在大地上、项目里。