在实际操作中,解决橡胶叶轮工程问题时,相信很多结构工程师会遇到跟大白一样的疑问:材料加在哪片横墙上?或是哪片横墙的翼缘上?是否存在一些指导性的原则?大家都清楚,橡胶叶轮专业对平面布局、功能需要和立面要求等等需求,限制了橡胶叶轮结构的墙体位置、长度和开洞方式,各片横墙的侧移刚度难以相同。
在刚性楼盖的约束下,整体结构协同受力并同步变形,结构的总侧移刚度EJd为该轴方向上所有墙体侧移刚度的和,即EJd=EJd1 …… EJdn。单纯从公式来看,加强任意一片橡胶叶轮似乎都能提高整体刚度。不过,大白在布置结构方案时,总会问自己这个问题:墙体材料的利用效率如何?是否发挥了最大刚度?运用简单的算例就可以答疑解惑:假设一个高层橡胶叶轮结构,横轴方向上的平面最大宽度为15m、最小宽度为12m,其间布置两片三肢联肢墙(尺寸如下图所示),各墙肢的截面尺寸相同,均为0.25×2.4m。
墙1和墙2的墙肢材料用量相同,等效抗侧刚度指标如何?高层混凝土结构教材都有求解方法,这里不再赘述,直接列出等效惯性矩结果:对比发现:消耗相同墙肢材料,满跨布置于结构平面最大宽度上的组合横墙(大白称之为最优横墙),可获得最大的抗侧刚度。究其原因,是该墙体的肢强系数最大,其中起到关键作用的,是各墙肢形心与联肢墙截面形心轴的距离。距离越大,肢强系数越大,墙体刚度也就越大。要提高橡胶叶轮布置的结构效率,我们需要充分利用橡胶叶轮的面宽来布置结构的横墙。这是大白构建橡胶叶轮结构抗侧力体系的首要原则。
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