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温州设计集团超限项目应用AID调整指标

结构先声  · 公众号  · 科技自媒体 建筑设计  · 2024-10-12 17:00

正文



PKPM-AID发布一年多来,已经有许多设计师做过各种探索,本文基于一个高层框架结构项目,分享在位移比指标调整过程中探索的“自动”“手动”两种路径,都可以达到调整目的,希望能够帮助到各位设计师朋友们打开思路。


项目概况

某医院用房,高层建筑,6F,高25.2m,采用框架结构,标准层平面52.5x20.7m,各楼层层高:5.7m(1F结构高度)、4.5m(2F)、3.9m(3F~6F0)。

图1 某医院用房PKPM模型


指标分析

本项目为“房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构”,现结合《浙江省超限高层建筑工程抗震设计导则》(下简称《导则》),对结构规则性进行判别。

根据《导则》第3.3.1条第3款:“同时具有表3.3.1-2中1项和表3.3.1-1中1项及以上不规则情况的高层建筑工程”;本项目存在塔楼偏置(质心偏心距大于相应边长20%)和扭转不规则(较多层扭转位移比大于1.2)两项不规则,应判别为规则性超限的超限高层建筑工程。

图2 《导则》关于不规则类型规定


2.1 塔楼偏置

图3 三层质心刚心

图4 二层质心刚心

图5 质量分布汇总


2.2 扭转不规则

图6 模型指标汇总


进一步查看《导则》中对于位移比规定,本项目确实属于“扭转不规则”。因此因此本项目需要将结构计算模型位移比指标调整至不大于1.2,以避免规则性超限。

图7 《导则》中关于局部不规则特殊说明

图8模型分楼层位移比指标


指标调整

对上述模型位移比超限情况进行查看可以看到,多个楼层Y向正偏心超限,部分楼层Y向负偏心工况下接近1.2限值;调整过程中尝试手动调整发现,因为Y方向正负偏心都超限值或接近限值,所以会出现加强或削弱某一侧引起另一侧超限情况;可能的解决办法是在加强某侧刚度的同时,削弱中间部分刚度,减小扭转效应。

采用灵敏度功能进行分析判别,与预期相同,对位移比指标调整贡献较大的构件出现在两端,大致右侧需要增加截面,左侧需要减小截面。

图9 灵敏度分析结果展示


3.1“自动”调整

自动调整尝试通过筛选灵敏度大于20构件,将所有柱自动分8组进行调整。关于自动分组有三点说明:

1、结合前文指标分析情况,Y向正负偏心都超限可能需要调整扭转来解决,所以采用多指标控制同时勾选位移比与周期。

2、自动分组时,为追求“一键”处理,未对分组规则性进行约束;因本项目指标超限不多,属于微调,如调整后有规则性问题,手动归并即可。

3、设置目标约束时,为缩短调整时间采用总质量为目标;其他指标富余量较大,指标仅选择位移比。

图10 灵敏度自动分组

图11 截面缩放比例采用默认值

图12 目标约束设置

图13 模型回滚


经过20min迭代,位移比指标已经调整完成,调整前后指标汇总对比如下表,查看位移比详细指标也能看到各层指标均满足规范要求,多数楼层控制在1.19,简单规整后完成此次模型调整:

图14 自动调整前后位移比指标


3.2“手动”调整

根据模型指标结果,模型位移比超限不多(1.23>1.2),探索是否可以调整少量构件,将Y向正偏心指标控制在1.2以内,同时Y向负偏心指标不增大(至少四层不能再增大)。

手动调整时,结合规则性、灵敏度分析结果,挑选比较“中意”的构件,以三层为例:筛选灵敏度20以上柱构件,结合前面分析左侧柱子截面要减小,右侧截面要增加;选择左侧缩小中间两个较大柱子,右侧增大较小柱子(最北侧柱子因楼梯间功能尺寸不可调整)。

图15 三层指标灵敏度


手动调整较“敏感”构件共计10根柱子,构件调整结果对比如下图,每层调整个别柱子即可(黄色为调整后截面、灰色为调整前截面):

图16 三层柱调整前后变化

图17 四层柱调整前后变化

图18 五层柱调整前后变化

图19 六层柱调整前后变化

图20 七层柱调整前后变化


调整完成后,指标汇总如下图所示,模型位移比控制在1.2内,Y向正负偏心下都“极限”控制在规范要求范围,此次模型调整完成。

图21 调整后模型指标汇总

图22 位移比指标详细信息


总结

工具服务设计,功能服务需求。结合模型调整需求,灵活的运用各种功能可以快速完成模型调整。祝各位设计师都能成为模型调整高手!现将使用心得总结如下,请大家批评指正:

“自动”调整模式适合多数指标微调项目,通过迭代可以得到大致合理的模型截面水平和刚度分配比例,调整完成之后结合功能需求简单规整即可快速完成指标调整。

“手动”调整模式以往比较依赖模型调整经验,现在也可以依赖“灵敏度”结果,对于不希望大范围调整的模型比较适合,调整过程中可以结合建筑功能要求“精细控制”。


作者:陈宏湛(温州设计集团有限公司)、姚建(北京构力科技有限公司)


审稿丨刘孝国、朱恒禄

编辑丨王蕊   责编丨张跃飞


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