慕尼黑露德福音教堂内的钢楼梯,设计单位:SAGBO ENGINEERS
案例研究

工程师希波吕特·萨格博(Hippolyte Sagbo)如何借助 RFEM 节省一半施工成本

挑战

该项目的核心是对慕尼黑福音教堂(Evangeliumskirche)的一座钢结构楼梯进行结构优化。原始设计方案严重偏于保守,预计建造成本高达 35万欧元。此外,温度变化引起的约束变形构成了特殊的技术挑战。这些因素虽然在初步设计中已被考虑,但并未得到有效解决。

解决方案

Hippolyte Sagbo 借助德儒巴软件 RFEM 重新设计了楼梯结构,创建了精细的三维模型。在与一位经验丰富的钢结构施工人员紧密合作下,对构造细节进行了优化。特别是通过采用长圆孔,从而将温度波动引起的约束变形降至最低。

优势

  • 优化的文档编制: RFEM 6 中优化的计算书功能提高了其创建效率。
  • 成本节约: 通过对钢结构楼梯的优化,节省了超过50%的建造成本。
  • 更优的结构设计: 对温度影响的合理考虑以及设计优化,在提升承载能力的同时降低了成本。
  • 协同合作: 工程师与钢结构施工方之间的高效协作,带来了更优且更经济的成果。
  • 早期优化: 在项目早期阶段使用 RFEM 进行优化,能够获得更优、更经济的解决方案。

RFEM 连接结构设计与实际施工之间的桥梁

本案例的关键不是单纯的计算,而是 RFEM 作为结构设计与钢结构施工之间的接口和纽带,发挥了关键的作用。通过在 RFEM 中的三维建模,结构设计与实际施工能够在一个可靠的模型中协同工作。该软件以一种独特的方式促进了协作:钢结构施工方提供了构造经验,而结构工程师则可以直接在 RFEM 中对不同方案进行可追溯的校核。

通过这种方式,将已有的初步设计方案转化为优化后的解决方案。最终结果不仅安全,而且更具经济性。这正是 RFEM 的核心价值所在。

从验算到优化——使用 RFEM 进行 3D 建模

在福音教堂的钢结构楼梯项目中,使用 RFEM 进行精细化三维计算的优势得到了充分体现。温度作用在设计时已按常规方法计算过,但这种方法导致了不必要的约束内力,从而使结构尺寸偏大。

借助 RFEM,可将楼梯作为一个三维体系进行真实建模,包括长圆孔等构造细节。其目标是将温度变化引起的约束变形控制在尽可能小的范围内。这种使用 Dlubal 软件进行高保真建模与验算,使优化过程更加可靠:造价从 35 万欧元降至 15 万欧元,为业主节省了 50% 以上的成本。

重要的基础功能:计算书与荷载传递(支座反力)

除了在大型项目中取得的亮眼成果外,RFEM 在日常工作中也为客户带来了显著的优势:重复性任务的处理变得更快、更标准化,且手动操作的工作量更少。其中有两项功能尤为突出:

  • 计算书(RFEM 6): 客户使用一个标准化的 RFEM 文件,其中包含预先定义的计算书(例如用于楼板),并将其作为模板反复使用(例如用于钢筋混凝土楼板)。据客户反馈,在 RFEM 6 中,计算书功能比以往明显更高效,这不仅加快了文档编制速度,也使其更加规范统一。
  • 荷载传递 / “导入支座反力”: 对他来说,这一功能是一个真正的时间节省工具,因为它可以自动完成原本需要“花费数小时”手动处理的工作步骤。这使得模型/子系统之间的荷载传递更加便捷,并使工作流程快速且清晰可追溯。