《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010(以下简称《高规》)第3.3.2条对钢筋混凝土高层建筑结构的高宽限值做出了规定。结构高宽比就是结构高度H与结构所考虑方向宽度B的比值。对于矩形或圆形平面,结构宽度很容易确定,但对于复杂体型的高层建筑,其宽度就比较难以确定,《高规》第3.3.2条条文说明指出,一般情况下,可按所考虑方向的最小宽度计算高宽比,但对突出建筑物平面很小的局部结构(如楼梯间、电梯间等),一般不应包含在计算宽度内;对于不宜采用最小宽度计算高宽比的情况,应由设计人员根据实际情况确定合理的计算方法;对带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上塔楼结构考虑。

如下图所示,为非矩形平面,其高宽按哪个尺寸计算呢?

cad怎么调整计算面积的精度(巧用cad计算复杂结构高宽比)(1)

对于不宜采用最小宽度计算高宽比的复杂平面建筑,宽度如何取值,比较认可的说法是取等效宽度B=3.5r,r为建筑平面(不计外挑部分)最小回转半径。回转半径r等于平面惯性矩I除以平面面积开平方,很多地方标准对此有规定。

比如2018版本西南院《结构设计统一技术措施》5.1.35规定,计算建筑物高宽比时,可采用各方向的楼板等效宽度。楼板典型宽度是指所计算方向竖向构件最外缘间的楼板总宽度(包括内部洞口);楼板有效宽度是指所计算方向上,不小于2m宽楼板的楼板的总宽度。楼板等效宽度是指楼层平面最小回转半径的3.5倍。《甘肃省钢筋混凝土高层建筑结构高宽比超限抗震措施暂行规定》附录 A也有类似规定。

对于异形平面,手算这个回转半径还是比较麻烦的,其实用AutoCAD可以方便的计算任意平面回转半径。

首先“UNITS”命令,调整AutoCAD的小数位数,建议选取小数位数最多的那项,这样计算的精确度高。

cad怎么调整计算面积的精度(巧用cad计算复杂结构高宽比)(2)

然后进行如下操作:

PLINE命令绘制结构的外轮廓线=>用REGION命令转换为面域=>用MASSPROP命令获取平面的质心坐标=>使用UCS命令,将坐标原点移动到建筑平面的质心=>再次使用MASSPROP命令,此时得出的旋转半径就是我们所需要的回转半径r。

注意结构轮廓线要封闭才能转换为面域,此处的轮廓线不应包括结构外挑部分,注意参考《高规》第3.3.2条条文说明的相关规定。

简单说就是,将建筑平面的质心坐标设置为(0,0),此时再使用MASSPROP命令查询回转半径,就可以计算结构等效宽度。同时也可以得到平面的面积、周长、质心、惯性矩等等,在计算钢结构构件截面属性中也经常用到。

当然,高宽比不宜作为结构设计的一项限值指标,现行的《抗规》对高宽比也没有提出限值要求,《高规》对高宽比的要求为“宜”,高宽比超限并不属于超限建筑审查的范畴。

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