在實際操作中,解決橡膠葉輪工程問題時,相信很多結構工程師會遇到跟大白一樣的疑問:材料加在哪片橫墻上?或是哪片橫墻的翼緣上?是否存在一些指導性的原則?大家都清楚,橡膠葉輪專業對平面布局、功能需要和立面要求等等需求,限制了橡膠葉輪結構的墻體位置、長度和開洞方式,各片橫墻的側移剛度難以相同。
在剛性樓蓋的約束下,整體結構協同受力并同步變形,結構的總側移剛度EJd為該軸方向上所有墻體側移剛度的和,即EJd=EJd1 …… EJdn。單純從公式來看,加強任意一片橡膠葉輪似乎都能提高整體剛度。不過,大白在布置結構方案時,總會問自己這個問題:墻體材料的利用效率如何?是否發揮了最大剛度?運用簡單的算例就可以答疑解惑:假設一個高層橡膠葉輪結構,橫軸方向上的平面最大寬度為15m、最小寬度為12m,其間布置兩片三肢聯肢墻(尺寸如下圖所示),各墻肢的截面尺寸相同,均為0.25×2.4m。
墻1和墻2的墻肢材料用量相同,等效抗側剛度指標如何?高層混凝土結構教材都有求解方法,這里不再贅述,直接列出等效慣性矩結果:對比發現:消耗相同墻肢材料,滿跨布置于結構平面最大寬度上的組合橫墻(大白稱之為最優橫墻),可獲得最大的抗側剛度。究其原因,是該墻體的肢強系數最大,其中起到關鍵作用的,是各墻肢形心與聯肢墻截面形心軸的距離。距離越大,肢強系數越大,墻體剛度也就越大。要提高橡膠葉輪布置的結構效率,我們需要充分利用橡膠葉輪的面寬來布置結構的橫墻。這是大白構建橡膠葉輪結構抗側力體系的首要原則。
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