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荷兰

工业工程公司 PCA Group 委托马来西亚公司 Atech Design,为其试点电动汽车充电站设计悬臂雨棚屋顶。 项目验证后,将推广至全球其他站点。屋顶将在马来西亚完成设计和制造,再运输至现场。

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项目概述

双坡屋顶项目的设计要求包括:

  1. 结构须在马来西亚制造并运往荷兰,且现场不得进行焊接作业。
  2. 业主要求所有螺栓均为隐蔽式,这是一项挑战,因为基于上述原因,所有节点均须采用螺栓连接。
  3. 所有雨水排水设施(如天沟和落水管)均应隐蔽处理。
  4. 设计应支持未来扩建,且扩建仅需螺栓连接即可完成。若在现有结构旁新建第二套结构,只需订购另一套构件并采用相同的安装方式(通过电机节点)即可,以确保充电站无需停机。
  5. 设计应兼容多种屋面材料(如 PVC、金属板、玻璃等)及其任意组合,因为该结构将用于多个不同地点,站点运营商可能希望采用不同的美学风格。
  6. 钢结构节点设计应符合欧洲规范,包括结构规范和荷载规定。

结构方案设想采用以下构件:

  • 空心截面柱(用于隐藏落水管)
  • 锥形空心截面椽条
  • 开口朝上(槽形截面)的系梁,用于支撑天沟和屋面

在钢构件设计方面,采用商业结构分析软件 STAAD.Pro® 进行线性分析和规范校核,同时结合有限元软件 Ansys® 对系梁进行非线性分析和屈曲分析。IDEA StatiCa 被选用于节点设计及所有钢结构节点设计。

工程挑战

针对柱-椽条-系梁节点,需要进行特殊的节点建模。该节点是结构中最关键的部位,因为它需要实现业主的核心美学要求(隐蔽落水管、天沟及螺栓节点),但同时处于高应力区域。

Chew Ooi Teck 及其团队通过反复试验来解决超应力问题,同时兼顾安装约束条件,如物流及焊接/工具操作空间。事实上,他们还需根据欧洲人手部的平均尺寸进行调整,以确保空间足够大,便于安装。这也是采用垫板和加劲板来解决超应力问题的原因之一。

解决方案与成果

Chew Ooi Teck 及其团队不仅成功建模并构建了连接椽条柱与系梁的特殊节点,还以最少的试验次数满足了成本、安装和运营约束条件。他们采用一对 U 形加劲板进行加强,从而能够设置无焊接垫板以提供焊接操作空间,并在顶部留有排水管开口。

关于公司

Atech Design (M) Sdn. Bhd.(建筑技术与工程计算事务所)由 Ir. Chew Ooi Teck 于 2017 年创立,是马来西亚首家集参数化设计于一体的综合设计咨询专业机构。 

公司成立之初,主要为专业承包商提供设计验证、价值工程和施工协调服务。多年来,业务范围不断扩展,涵盖多个标志性建筑的幕墙工程(如 Encore Melaka 和 LBS 总部),以及有限元分析(FEA)等计算工作,以解决传统工程方法(基于预定义规范、公式和假设)难以高效处理的问题。

Atech Design 荣获 2021 年 IDEA StatiCa 卓越奖,获奖类别为"小型结构"。 


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