隨著綠色建筑理念的推廣，輕型裝配式建筑在我國得到了大力推廣，社會和市場需求逐年增大，其中以輕型鋼結(jié)構(gòu)的應用最為廣泛。輕型鋼結(jié)構(gòu)在施工應用過程中如何實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化？怎樣的結(jié)構(gòu)才最適合綠色施工？一起來看下面的分析吧。

一、結(jié)構(gòu)背景

以龍骨結(jié)構(gòu)體系為主導的輕型鋼結(jié)構(gòu)集成式住宅建設發(fā)展較快，成為推行綠色建筑的重要領域，并且在全國范圍內(nèi)均有大量工程案例。在現(xiàn)行GB/T50378—2014《綠色建筑評價標準》中，明確了結(jié)構(gòu)優(yōu)化作為評價指標，將節(jié)材與材料資源利用作為7類評價指標之一，并明確說明了對應的指標評分項目。

節(jié)材與材料資源利用指標是針對結(jié)構(gòu)專業(yè)在設計階段的評價標識，在國外綠色建筑評價體系中均以材料和資源利用作為一項重要的評價指標。因此，設計一種結(jié)構(gòu)效率高的新型龍骨結(jié)構(gòu)布置方案，是輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑在建筑節(jié)能方面的工程發(fā)展需求，也是綠色建筑發(fā)展過程中需解決的關鍵問題。

二、結(jié)構(gòu)優(yōu)化

輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑在龍骨結(jié)構(gòu)的布置形式方面具備較為充分的優(yōu)化空間，在結(jié)構(gòu)節(jié)材方面以結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應力最小、材料用量最少作為優(yōu)化目標，在受到相同水平荷載或豎向荷載的作用下，優(yōu)化龍骨布置方式，以新型桁架式布置的龍骨替代常規(guī)豎向布置的龍骨，形成新型桁架式龍骨結(jié)構(gòu)體系，以桿長與應力的乘積作為結(jié)構(gòu)效率進行判別，對比不同龍骨布置方案的結(jié)構(gòu)效率，得出結(jié)構(gòu)受力性能和節(jié)材效果更好的新型龍骨結(jié)構(gòu)布置方案，在綠色建筑推廣的過程中，充分發(fā)揮采用該方案的新型桁架式龍骨結(jié)構(gòu)體系的建筑節(jié)能效率，達到減少建筑材料用量，節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的目的。

1.有限元分析

采用ABAQUS有限元軟件進行分析，以墻體尺寸2.4m×3.0m和4.8m×3.0m為例，在單獨施加水平單位集中荷載、單獨施加豎向單位均布荷載、同時施加水平單位集中荷載和豎向單位均布荷載3種不同條件下，對采取不同龍骨布置方案的結(jié)構(gòu)形式進行有限元分析，分別得出在3種不同荷載條件下采用不同龍骨布置方案的桁架應力分布。

2.結(jié)構(gòu)效率計算

在對模型進行大量參數(shù)化分析得出數(shù)據(jù)后進行相應的數(shù)據(jù)處理。引入“結(jié)構(gòu)效率”的概念，在達到相同結(jié)構(gòu)目的條件下，盡可能減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量，從而減少建筑材料用量，達到節(jié)能環(huán)保的綠色建筑要求。通過結(jié)構(gòu)應力最小、材料用量最少為優(yōu)化目標，對不同荷載條件、墻體高寬比下輕型鋼結(jié)構(gòu)龍骨結(jié)構(gòu)體系的龍骨布置方案進行計算分析，并對結(jié)構(gòu)節(jié)材效果進行量化。