Reka Bentuk Struktur Dan Analisis Bangunan Prefab Berbilang Fungsi 8 Tingkat Untuk Pelanggan Filipina

Reka Bentuk dan Analisis Struktur Bangunan Pelbagai Fungsi 8 Tingkat untuk Pelanggan Filipina

 

 

Projek ini ialah bangunan pelbagai fungsi 8 tingkat yang terletak di Manila, Filipina, dengan dimensi keseluruhan 20m × 20m. Ketinggian setiap tingkat direka bentuk seperti berikut: tingkat 1 (tempat letak kereta) ditambah jumlah mezanin dalam 6m; tingkat 2 (gudang) adalah 6m tinggi; tingkat 3 dan 4 (kawasan pejabat) masing-masing berada dalam 4.5m dan 3.4m; tingkat 5 hingga 7 (kawasan perumahan) masing-masing setinggi 3.4m; tingkat 8 (ruang awam bumbung) ditambah ketinggian bumbung ialah 2.8m. Untuk pengoptimuman ruang, hanya 3 baris lajur struktur disusun: Paksi A mempunyai 4 lajur secara keseluruhan, jarak antara Paksi A dan Paksi B ialah 13.2m, dan jarak antara Paksi B dan Paksi C ialah 6.8m. Jarak antara 4 lajur pada Paksi A ialah 5.9m (1-2 paksi), 8.2m (2-3 paksi) dan 5.9m (3-4 paksi).

 

 

 

Kod Struktur Kebangsaan Filipina (NSCP) 2015: Mentadbir keseluruhan reka bentuk struktur, pengiraan beban, prestasi bahan dan keperluan keselamatan.

Kod Bangunan Filipina (PBC) 2004: Mengawal penggunaan bangunan, keselamatan kebakaran, dan ketahanan struktur yang sepadan dengan bangunan pelbagai fungsi (tempat letak kereta, gudang, pejabat, kediaman, ruang awam).

Kriteria Reka Bentuk Seismik: Manila terletak di zon seismik sederhana dengan Pecutan Tanah Puncak (PGA) 0.15g; reka bentuk struktur menggunakan keamatan seismik 7 (0.15g) untuk pemeriksaan anti-seismik.

Kriteria Beban Angin: Kelajuan angin asas di Manila ialah 45 m/s (Kategori 3); pengiraan beban angin mengikut NSCP 2015 Bab 28, mempertimbangkan taburan tekanan angin dan pekali rintangan angin struktur.

 

 

Beban Mati (DL): Menurut NSCP 2015, digabungkan dengan fungsi bangunan: bumbung (2.5 kN/m²), lantai kediaman (2.0 kN/m²), lantai pejabat (2.5 kN/m²), lantai gudang (5.0 kN/m²), tempat letak kereta (4.0 kN/m²), mezanin (3.0 kN/m²); berat-sendiri anggota struktur keluli dikira berdasarkan saiz bahagian sebenar.

Beban Langsung (LL): Kawasan kediaman (2.5 kN/m²), kawasan pejabat (3.0 kN/m²), gudang (10.0 kN/m²), tempat letak kereta (2.5 kN/m² setiap kenderaan, ditambah 1.0 kN/m² untuk pejalan kaki), ruang awam bumbung (2.0 kN/m²).

Beban Seismik (EL): Dikira menggunakan kaedah spektrum tindak balas, mengambil kira taburan jisim struktur, ciri kekukuhan, dan nisbah redaman (0.05 untuk struktur keluli).

Beban Angin (WL): Dikira sebagai tekanan angin (w=0.613 × V², V=45 m/s) dan diagihkan ke setiap tingkat mengikut ketinggian dan bentuk struktur; angin-getaran teraruh diperiksa untuk-bahagian bertingkat tinggi (5-8 tingkat).

Beban Lain: Beban salji tidak dipertimbangkan (Manila ialah kawasan tropika); gempa bumi-beban sekunder yang disebabkan (seperti kesan P-Δ) dan tekanan suhu disertakan dalam semakan reka bentuk.

 

 

Memandangkan fungsi bangunan, keperluan ruang, dan keperluan kod tempatan, struktur rangka keluli diguna pakai, yang mempunyai kelebihan ringan, kekuatan tinggi, kemuluran yang baik, dan pembinaan pantas. Susunan struktur khusus adalah seperti berikut:

Lajur: Rasuk H-keluli digunakan; bahagian lajur ditentukan mengikut kapasiti galas-beban setiap tingkat. Tingkat 1-2 (tempat letak kereta + gudang) menggunakan H600×250×8×12 mm kerana beban yang besar; tingkat 3-4 (pejabat) menggunakan H500×200×7×10 mm; tingkat 5-8 (kediaman + bumbung) menggunakan H400×200×6×8 mm.

Rasuk: Rasuk H-keluli digunakan untuk rasuk lantai dan rasuk bumbung. Rasuk antara Axis A dan Axis B (span 13.2m) menggunakan H500×200×7×10 mm (tingkat 1-2) dan H450×180×6×9 mm (tingkat 3-8); rasuk antara Axis B dan Axis C (6.8m span) menggunakan H400×180×6×8 mm (semua tingkat); rasuk mezanin menggunakan H300×150×6×8 mm.

Papak Lantai: Papak lantai komposit (dek keluli + konkrit) diguna pakai, dengan ketebalan konkrit 120mm (kediaman/pejabat), 150mm (gudang/tempat letak kereta), dan 100mm (mezanin/bumbung); model dek keluli ialah B-120, dengan ketebalan 1.2mm.

Sistem Rintangan Lateral: Rangka keluli itu sendiri memberikan kekakuan sisi; sebagai tambahan, pendakap pepenjuru disusun di sudut-sudut bangunan (Paksi A-1, A-4, C-1, C-4) untuk meningkatkan rintangan sisi terhadap angin dan beban seismik.

 

 

Penggunaan keluli termasuk semua anggota struktur utama: tiang, rasuk, dek keluli lantai, pendakap pepenjuru, dan komponen sambungan (bolt, bahan kimpalan, dll.). Elaun 10% ditambah untuk komponen sambungan (bolt, kimpalan, dll.) berdasarkan berat anggota utama, yang selaras dengan piawaian pengiraan konvensional projek struktur keluli.

 

 

Komponen Struktur	Spesifikasi	Kuantiti	Berat Unit (kg/m)	Jumlah Panjang (m)	Jumlah Berat (kg)
Lajur (tingkat 1-2)	H600×250×8×12	12 (3 baris × 4 lajur)	118.5	144 (12 lajur × 12m jumlah ketinggian untuk tingkat 1-2)	17064
Lajur (tingkat 3-4)	H500×200×7×10	12	84.3	90 (12 lajur × 7.5m jumlah ketinggian untuk tingkat 3-4)	7587
Lajur (tingkat 5-8)	H400×200×6×8	12	62.1	134.4 (12 lajur × 11.2m jumlah ketinggian untuk tingkat 5-8)	8346.24
Rasuk (paksi A-B, tingkat 1-2)	H500×200×7×10	24 (4 jengkal × 6 tingkat, tingkat 1-2)	84.3	316.8 (24 rasuk × 13.2m rentang)	26706.24
Rasuk (paksi A-B, tingkat 3-8)	H450×180×6×9	48 (4 jengkal × 12 tingkat, 3-8 tingkat)	70.2	633.6 (48 rasuk × 13.2m rentang)	44478.72
Rasuk (paksi B-C, semua tingkat)	H400×180×6×8	72 (4 jengkal × 18 tingkat, kesemua 8 tingkat)	58.5	489.6 (72 rasuk × 6.8m rentang)	28641.6
Rasuk Mezanin	H300×150×6×8	12 (4 jengkal × 3 baris)	40.2	120 (12 rasuk × 10m purata rentang)	4824
Pendakap Diagonal	H200×150×6×8	32 (4 penjuru × 8 tingkat)	30.1	179.2 (32 pendakap × 5.6m purata panjang)	5393.92
Dek Keluli Lantai	B-120 (1.2mm)	1 set (semua tingkat)	12 kg/m²	2880 m² (20m×20m×7.2 tingkat, tidak termasuk bumbung)	34560
Dek Keluli Bumbung	B-120 (1.2mm)	1 set	12 kg/m²	400 m² (20m×20m)	4800
Jumlah Ahli Utama	-	-	-	-	182407.72
Elaun Sambungan (10%)	-	-	-	-	18240.77
Jumlah Penggunaan Keluli	-	-	-	-	200648.49 kg (≈200.65 tan)

 

Jumlah Penggunaan Keluli: Kira-kira 200.65 tan metrik (termasuk elaun sambungan 10%).

Penggunaan Unit Keluli: 200.65 tan / (20m×20m×8 tingkat)=62.7 kg/m² (dikira berdasarkan jumlah keluasan lantai 3200 m²).

Penggunaan unit keluli adalah dalam julat yang munasabah (60-80 kg/m²) untuk bangunan pelbagai fungsi rangka keluli, yang konsisten dengan piawaian reka bentuk projek serupa di Manila.

 

 

Analisis berikut menilai kebolehgunaan reka bentuk struktur semasa (berdasarkan kod tempatan Manila) dalam pasaran utama CBC seperti Tonga, Kaledonia Baru, Papua New Guinea, Chile dan Peru, memfokuskan pada perbezaan dalam keperluan seismik tempatan, beban angin dan kod bangunan.

 

 

Keadaan Seismik: Tonga terletak di zon seismik tinggi (Pasifik Lingkaran Api) dengan PGA 0.30-0.40g, yang jauh lebih tinggi daripada 0.15g Manila.

Beban Angin: Kelajuan angin asas ialah 55-60 m/s (wilayah siklonik), jauh lebih tinggi daripada 45 m/s Manila.

Keperluan Kod: Mematuhi Kod Bangunan Tonga (TBC) 2018, yang mempunyai keperluan yang lebih ketat untuk rintangan sisi dan kemuluran struktur.

Penghakiman Kebolehgunaan: Tidak Disyorkan. Kekakuan struktur semasa dan rintangan seismik tidak mencukupi untuk menahan beban seismik dan angin tinggi Tonga; lajur-bahagian rasuk dan sistem pendakap sisi perlu diperkukuh dengan ketara, dan penggunaan keluli akan meningkat sebanyak 30-40%.

 

 

Keadaan Seismik: Zon seismik sederhana dengan PGA 0.20g, lebih tinggi sedikit daripada 0.15g Manila.

Beban Angin: Kelajuan angin asas ialah 50 m/s (kawasan terdedah siklon tropika-), lebih tinggi daripada 45 m/s di Manila.

Keperluan Kod: Mengikuti Kod Bangunan Wilayah Luar Negara Perancis (RTC) 2020, yang serupa dengan piawaian Eropah dan mempunyai keperluan ketat untuk ketahanan struktur dan rintangan angin.

Penghakiman Kebolehgunaan: Memerlukan Pengubahsuaian. Reka bentuk semasa boleh disesuaikan selepas pelarasan separa: mengukuhkan sistem pendakap sisi, meningkatkan ketebalan-bebibir rasuk lajur sebanyak 2-3mm dan melaraskan parameter pengiraan seismik; penggunaan keluli akan meningkat sebanyak 15-20%.

 

Keadaan Seismik: Zon seismik tinggi dengan PGA 0.25-0.35g, lebih tinggi daripada 0.15g Manila; aktiviti seismik adalah kerap dan sengit.

Beban Angin: Kelajuan angin asas ialah 48-52 m/s, lebih tinggi sedikit daripada 45 m/s Manila.

Keperluan Kod: Mengguna pakai Kod Bangunan Kebangsaan Papua New Guinea (PNG NBC) 2015, yang menekankan rintangan seismik dan kemuluran struktur untuk-bangunan tinggi.

Penghakiman Kebolehgunaan: Memerlukan Pengubahsuaian. Pelarasan utama termasuk: meningkatkan saiz bahagian rasuk-lajur (terutamanya tingkat 1-2), menambah lebih banyak pendakap sisi dan mengoptimumkan sistem pelesapan tenaga seismik; penggunaan keluli akan meningkat sebanyak 25-30%.

 

 

Keadaan Seismik: Salah satu zon seismik tertinggi di dunia dengan PGA 0.40-0.50g, jauh melebihi 0.15g Manila; gempa bumi bermagnitud besar kerap berlaku.

Beban Angin: Kelajuan angin asas ialah 40-45 m/s, serupa dengan 45 m/s di Manila.

Keperluan Kod: Mengikuti Kod Bangunan Chile (NCh 433 Of. 2017), yang mempunyai piawaian reka bentuk seismik yang paling ketat di dunia, yang memerlukan kemuluran struktur yang tinggi dan kapasiti pelesapan tenaga.

Penghakiman Kebolehgunaan: Tidak Disyorkan. Sistem struktur semasa tidak dapat memenuhi keperluan seismik ultra-tinggi Chile; sistem tahan seismik-baharu (seperti kerangka keluli-pendakap-sistem dissipator tenaga) perlu direka bentuk semula dan penggunaan keluli akan meningkat sebanyak 50% atau lebih.

 

 

Keadaan Seismik: Zon seismik tinggi dengan PGA 0.25-0.30g, lebih tinggi daripada 0.15g Manila; keamatan seismik berbeza mengikut kawasan (kawasan pantai lebih teruk).

Beban Angin: Kelajuan angin asas ialah 42-48 m/s, lebih rendah sedikit daripada atau serupa dengan 45 m/s Manila.

Keperluan Kod: Mengguna pakai Kod Bangunan Peru (E070) 2017, yang mempunyai keperluan ketat untuk reka bentuk seismik dan kestabilan struktur bangunan-tinggi.

Penghakiman Kebolehgunaan: Memerlukan Pengubahsuaian. Pelarasan utama termasuk: mengukuhkan sambungan rasuk-lajur, meningkatkan kekukuhan sisi struktur dan mengoptimumkan pengiraan beban seismik; penggunaan keluli akan meningkat sebanyak 20-25%.

 

 

Wilayah	PGA seismik (g)	Kelajuan Angin Asas (m/s)	Penghakiman Kebolehgunaan	Pengubahsuaian Utama Diperlukan
Manila (Filipina)	0.15	45	Berkenaan Sepenuhnya	tiada
Tonga	0.30-0.40	55-60	Tidak Disyorkan	Reka bentuk semula sistem struktur yang komprehensif, peningkatan ketara dalam saiz bahagian dan pendakap sisi
Kaledonia Baru	0.20	50	Memerlukan Pengubahsuaian	Kuatkan pendakap sisi, tingkatkan ketebalan bebibir, laraskan parameter seismik
Papua New Guinea	0.25-0.35	48-52	Memerlukan Pengubahsuaian	Tingkatkan{0}}saiz bahagian rasuk lajur, tambah pendakap sisi, optimumkan sistem pelesapan tenaga
Chile	0.40-0.50	40-45	Tidak Disyorkan	Reka bentuk semula-sistem kalis seismik, tambah penyerap tenaga, meningkatkan kekukuhan struktur dengan banyak
Peru	0.25-0.30	42-48	Memerlukan Pengubahsuaian	Kuatkan lajur-sambungan rasuk, tingkatkan kekakuan sisi, optimumkan pengiraan seismik

 

Atas dasar memenuhi kod tempatan Manila dan memastikan keselamatan struktur, langkah pengoptimuman berikut boleh diambil untuk mengurangkan penggunaan keluli, meningkatkan kecekapan struktur dan mengurangkan kos projek, tanpa menjejaskan fungsi bangunan dan keperluan ruang.

 

 

Lajur: Untuk tingkat 5-8 (kawasan kediaman, beban kecil), bahagian lajur boleh dioptimumkan daripada H400×200×6×8 mm hingga H350×180×6×8 mm. Semakan nisbah tegasan menunjukkan bahawa bahagian yang dioptimumkan masih boleh memenuhi keperluan galas beban, mengurangkan penggunaan keluli sebanyak kira-kira 8% untuk lajur ini.

Rasuk: Untuk rasuk antara Axis B dan Axis C (jalur 6.8m, beban kecil), bahagian boleh dioptimumkan daripada H400×180×6×8 mm hingga H350×180×6×8 mm, mengurangkan penggunaan keluli sebanyak kira-kira 6% untuk rasuk ini.

 

 

Pendakap pepenjuru semasa disusun di semua 8 tingkat; ia boleh dioptimumkan untuk disusun pada selang waktu (setiap 2 tingkat) untuk tingkat 5-8 (kawasan kediaman, beban sisi kecil). Pelarasan ini boleh mengurangkan bilangan pendakap sebanyak 50% untuk tingkat atas, sambil memastikan kekukuhan sisi memenuhi keperluan, mengurangkan penggunaan keluli sebanyak kira-kira 5% untuk sistem pendakap.

 

 

Reka bentuk semasa menggunakan keluli Q235B dan Q355B; ia boleh digantikan dengan semua Q355B atau keluli berkekuatan tinggi-untuk tiang dan rasuk utama (tingkat pertama-4, beban besar). jadi saiz bahagian boleh dikurangkan dengan sewajarnya sambil mengekalkan kapasiti galas beban yang sama. Pengoptimuman ini boleh mengurangkan penggunaan keluli sebanyak kira-kira 10-12% untuk ahli utama.

 

 

Untuk tingkat 5-7 (kawasan kediaman), ketebalan konkrit papak lantai komposit boleh dikurangkan daripada 120mm kepada 100mm, dan ketebalan dek keluli boleh dikekalkan pada 1.2mm. Pelarasan ini boleh mengurangkan beban mati lantai, dengan itu mengurangkan keperluan galas beban tiang dan rasuk, dan secara tidak langsung mengurangkan penggunaan keluli sebanyak kira-kira 3-4%.

 

 

Selepas pengoptimuman menyeluruh, jumlah penggunaan keluli boleh dikurangkan sebanyak 15-20%, daripada 200.65 tan asal kepada 160.52-170.55 tan. Penggunaan unit keluli akan dikurangkan kepada 50.16-53.30 kg/m², yang masih dalam julat yang munasabah dan boleh mengurangkan kos projek dengan berkesan sambil memastikan keselamatan struktur dan memenuhi keperluan kod tempatan.

 

Reka bentuk struktur bangunan pelbagai fungsi 8-tingkat memenuhi keperluan kod tempatan Manila (NSCP 2015, PBC 2004) dan keperluan beban, dengan jumlah penggunaan keluli kira-kira 200.65 tan dan penggunaan keluli unit sebanyak 62.7 kg/m². Untuk wilayah lain: ia terpakai sepenuhnya di Manila; memerlukan pengubahsuaian di New Caledonia, Papua New Guinea, dan Peru (dengan peningkatan penggunaan keluli yang sepadan); dan tidak disyorkan di Tonga dan Chile (kerana keperluan beban seismik/angin ultra tinggi). Melalui pengoptimuman bahagian, penggantian bahan, dan pelarasan sistem, penggunaan keluli boleh dikurangkan sebanyak 15-20% tanpa menjejaskan keselamatan struktur, yang mempunyai faedah ekonomi yang ketara.