案例項(xiàng)目為7度區(qū)149米的研發(fā)辦公樓，采用鋼框架 - 鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)形式。

經(jīng)復(fù)核計(jì)算結(jié)果，各層核心筒剪力墻、外框柱軸壓有較大富余，鋼框架梁應(yīng)力比、穩(wěn)定性有較大富余。初步判斷有較大優(yōu)化量。

次梁應(yīng)力比基本在0.97，承載力使用非常充分。說(shuō)明設(shè)計(jì)方并不是非常的保守，充分考慮了結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。

結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)均貼近規(guī)范限值，如位移1/802( [1/800])。

判斷主要抗側(cè)力構(gòu)件富余較大是為了調(diào)整結(jié)構(gòu)的整體指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范要求，并非是為了尋求更多的富余度。與設(shè)計(jì)方溝通后，驗(yàn)證了我司的猜測(cè)。

因建筑需要，上部部分樓層右側(cè)剪力墻取消，造成結(jié)構(gòu)右側(cè)剛度偏小。結(jié)構(gòu)計(jì)算模型位移顯示，結(jié)構(gòu)右側(cè)位移偏大，整體剛度不均勻。為了滿(mǎn)足位移要求，不斷地增大墻柱梁的截面，造成材料強(qiáng)度利用率低。

針對(duì)以上問(wèn)題，經(jīng)檢查結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)模型框架梁與核心筒的連接方式均為鉸接。將右側(cè)兩跨的梁端改為剛接后，結(jié)構(gòu)整體剛度更均勻，更接近平動(dòng)。結(jié)構(gòu)的整體位移由原來(lái)的1/801改善為1/910，為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供了前提。

經(jīng)過(guò)逐層優(yōu)化后，方鋼管混凝土柱的截面、壁厚，外框梁的翼緣厚度均由50mm減小為16-25mm。核心筒剪力墻及鋼骨截面也同樣有大幅減小。在滿(mǎn)足規(guī)范要求并合理安全余度的情況下，僅模型優(yōu)化節(jié)省成本約2200萬(wàn)元。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)構(gòu)件端部的約束條件會(huì)預(yù)先假定設(shè)計(jì)條件是鉸接、剛接，然后通過(guò)對(duì)應(yīng)的構(gòu)造措施保證假定的成立。

混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)梁與剪力墻墻平面外相交，且墻厚不大于梁高的一半時(shí)，梁端約束條件會(huì)假定為鉸接。當(dāng)梁與剪力墻平面內(nèi)連接時(shí)，會(huì)認(rèn)定為剛接。

指定為鉸接的梁端，在結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中會(huì)做特殊屬性制定，但此指定一般用于承載力計(jì)算。即在設(shè)計(jì)承載力作用下，允許梁端有允許范圍內(nèi)的開(kāi)裂和變形（部分進(jìn)入塑性階段）。

對(duì)于結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)計(jì)算，如位移、位移比、周期等，規(guī)范明確是在彈性階段的變形，所以在計(jì)算時(shí)不考慮梁端出現(xiàn)塑性變形的情況，對(duì)梁端是否指定為鉸接有一定的爭(zhēng)議。

▲《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.7.2條文說(shuō)明

所以在調(diào)整混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算模型時(shí)，想要改變梁、墻的連接剛度，只能是通過(guò)改變梁墻截面的方式。

鋼結(jié)構(gòu)的連接方式時(shí)更靈活的，剛接、鉸接、滑動(dòng)等不同形式的支座條件，都有對(duì)應(yīng)的連接方式實(shí)現(xiàn)這些假定。所以在計(jì)算整體指標(biāo)時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際的連接情況，在結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中進(jìn)行對(duì)應(yīng)的指定。

由此，產(chǎn)生了上文案例的優(yōu)化方向和成果。

▌作者：同辰建筑 劉照強(qiáng)

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