網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模是建筑設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié),涉及到復(fù)雜幾何形狀和材料特性的精確計(jì)算。本文介紹了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模的優(yōu)化技巧,包括利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行快速建模、應(yīng)用有限元分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能評(píng)估以及采用優(yōu)化算法來提高結(jié)構(gòu)效率與安全性。通過這些方法,可以有效縮短設(shè)計(jì)周期,減少成本,并確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模概述
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種由一系列橫向和縱向的鋼桿或鋼管構(gòu)成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng),具有很高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在建筑設(shè)計(jì)中,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)常用于建造體育館、展覽館、會(huì)議中心、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓等大型公共建筑。以下是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模的一些關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng):
1. 結(jié)構(gòu)類型選擇
在開始設(shè)計(jì)網(wǎng)架工程時(shí),應(yīng)綜合比較選擇一個(gè)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)類型。常見的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)類型包括:
- 平面桁架系網(wǎng)架
- 四角錐體系網(wǎng)架
- 三角錐體系網(wǎng)架
實(shí)際工程中,常用的類型是四角錐和三角錐體系網(wǎng)架。
2. 建模步驟
2.1 幾何形狀設(shè)計(jì)
- 選擇網(wǎng)格組成單元:根據(jù)建筑造型選擇合適的網(wǎng)格組成單元,劃分網(wǎng)格尺寸。
- 確定網(wǎng)架厚度:根據(jù)跨度、支承方式、荷載大小等,確定網(wǎng)架厚度。
- 支座賦值:完成幾何形狀后,根據(jù)支承柱的剛度給支座賦值。
2.2 荷載輸入
- 恒載和活載:均布荷載輸入程序即可自動(dòng)生成節(jié)點(diǎn)荷載。
- 地震力:6度、7度地區(qū)可以不進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算,但網(wǎng)架對(duì)下部結(jié)構(gòu)肯定會(huì)產(chǎn)生地震力,因此在給主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位提出資料時(shí),應(yīng)特殊加以說明。8度地區(qū)僅計(jì)算豎向力,9度地區(qū)既計(jì)算豎向力,又計(jì)算水平力。
- 其他荷載:對(duì)于連模、懸挑跨網(wǎng)架應(yīng)考慮活載最不利組合。對(duì)于多支點(diǎn)支承網(wǎng)架還應(yīng)計(jì)算溫度應(yīng)力。
2.3 彈性支承計(jì)算
- 計(jì)算支承結(jié)構(gòu)剛度:計(jì)算網(wǎng)架下部支承結(jié)構(gòu)在某自由度方向的剛度,可以近似地計(jì)算出網(wǎng)架與下部結(jié)構(gòu)之間的共同作用。
- 調(diào)整計(jì)算結(jié)果:實(shí)際工程中,要將該計(jì)算剛度值放大或縮小一個(gè)數(shù)量等級(jí)各試算幾次,取不利的結(jié)果作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
3. 建模工具
3.1 PKPM
- 下部結(jié)構(gòu)建模:在PM模塊中建立下部主體結(jié)構(gòu)模型。
- 上部網(wǎng)架建模:進(jìn)入PMSAP模塊,選擇合適的方式創(chuàng)建上部網(wǎng)架模型,可以使用“圍區(qū)網(wǎng)架”功能或外部導(dǎo)入已建好的網(wǎng)架模型。
- 組裝模型:將下部主體結(jié)構(gòu)和上部空間網(wǎng)架層進(jìn)行組裝。
3.2 Revit
- 參數(shù)化建模:使用Dynamo參數(shù)化編程工具,通過讀取網(wǎng)架數(shù)據(jù),自動(dòng)生成精確的網(wǎng)架模型,提高建模效率和模型質(zhì)量。
4. 實(shí)際案例
4.1 佳麗廣場(chǎng)頂部鋼結(jié)構(gòu)工程
- 設(shè)計(jì)時(shí)間:1997年
- 結(jié)構(gòu)類型:三角錐單元
- 建模方法:先用三角錐單元做好一個(gè)面,再通過鏡像合并而成。
4.2 噴泉大廈寶頂網(wǎng)架工程
- 設(shè)計(jì)時(shí)間:1998年
- 結(jié)構(gòu)類型:正放四角錐單元
- 建模方法:通過彎折、鏡像,合并而成,中間增加了一個(gè)平臺(tái),外側(cè)為隱形玻璃幕墻。
5. 注意事項(xiàng)
- 安全問題:在建造過程中需要確保工人的安全,并確保所有的零部件都能夠正確地組裝在一起。
- 維護(hù)和檢查:在使用過程中需要定期進(jìn)行維護(hù)和檢查,確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。
結(jié)論
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模是一個(gè)復(fù)雜但有序的過程,需要綜合考慮結(jié)構(gòu)類型、幾何形狀、荷載輸入、彈性支承計(jì)算等多個(gè)方面。選擇合適的建模工具和方法,可以大大提高建模效率和模型質(zhì)量。通過實(shí)際案例的學(xué)習(xí)和借鑒,可以更好地理解和應(yīng)用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模的理論知識(shí)。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模軟件對(duì)比
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算實(shí)例
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建模優(yōu)化技巧
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)