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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

主要观点总结

本文基于一个高层框架结构项目，分享了在位移比指标调整过程中的探索经验，介绍了“自动”和“手动”两种调整路径，并详细描述了项目概况、指标分析、指标调整以及总结部分。希望通过分享这两种路径，能够帮助到设计师朋友们在类似项目中打开思路。

关键观点总结

关键观点1: 项目概况与指标分析

文章介绍了一个高层框架结构项目，包括医院用房，并进行了指标分析，根据《浙江省超限高层建筑工程抗震设计导则》判断该项目存在规则性超限问题，需要将结构计算模型位移比指标调整至不大于1.2。

关键观点2: 自动与手动调整路径的探索

文章分享了“自动”和“手动”两种调整路径。自动调整通过筛选灵敏度大于20的构件进行自动分组调整；手动调整则依赖于模型调整经验和灵敏度分析结果，对较“敏感”的构件进行调整。

关键观点3: 工具与功能的运用

文章强调了工具服务设计，功能服务需求的重要性，结合模型调整需求，灵活运用各种功能可以快速完成模型调整。作者分享了使用心得，对“自动”和“手动”两种调整模式进行了比较和评价。

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。

一

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

二

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

三

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。