某大剧院结构工程设计和分析

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1、StructureDesignandAnalysisofaLargeTheatreEngineeringAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeBySiJing-longSupervisedbyAss.Prof.SunJun-yiPluralisticSupervisedbySeniorEng.MaYingSpecialty:ME(ArchitecturalandCiv

2、ilEngineeringFiled)CollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2013中文摘要摘要剧院建筑造型奇特，给城市增添了亮丽，同时也给结构设计带来了难度。剧院建筑通常由观众厅，舞台及附属用房构成，下部结构多为钢筋混凝土结构、上部一般采用钢结构屋盖，结构体型复杂，多为不规则结构，观众厅、舞台一般较为空旷，且高差大，楼板缺失较为严重。地震作用下，结构各部位容易出现相对振动，其薄弱部位容易产生震害，因而在地震区，结构形式和结构布置

3、、及其抗震性能，需要做出研究。本文针对重庆大学虎溪校区学生活动中心大剧院结构设计工程，应用结构分析软件（PKPM以及SAP2000）对其主体结构进行了三维建模和地震响应分析，并采用MIDAS-Gen对大跨度钢桁架屋盖进行了建模和分析。①对大剧院的建筑特点及其对结构设计的影响进行了分析，对比分析了框架结构体系、剪力墙结构体系、以及框架-剪力墙结构体系的受力变形特点，论证了本大剧院结构采用框架-剪力墙结构体系的合理性。②采用PKPM建模，对结构进行计算，其中抗震计算采用反应谱法，并对结构的控制参数进行了分析。因该大剧院为不规

4、则结构，因而采用SAP2000进行了补充建模分析，并与SATWE计算结果进行对比分析，检验SATWE计算结果的有效性，同时采用弹性动力时程分析法进行了补充验算。结果表明，振型分解反应谱法对本剧院结构仍然有效。③为克服罕遇地震作用下结构弹塑性分析的局限性，本文对结构进行了基本烈度下的弹性反应分析，以期更有效的达到第二、三水准的抗震设防目标。研究结果表明，中震分析结果具有较好的参考作用，在一定程度上具有替代弹塑性分析的作用，因而实际工程设计，仍然可以采用中震设计方法，发挥其简单有效性。④采用MIDAS-Gen分析了大跨度屋盖

5、平面桁架结构的静力响应、以及竖向地震作用下的响应，并采用SATWE和MIDAS-Gen对上部大跨度平面钢桁架屋盖与下部混凝土结构的协同工作进行了分析。结果表明：钢桁架屋盖对结构整体受力有着不可忽略的影响，在一般工程结构设计中，采用等代钢梁模型则可满足工程设计要求，而对于较为复杂结构，必须进行整体建模分析。本文有关分析结果和结论，对类似剧院结构设计，具有一定的参考价值。关键词:不规则结构，反应谱分析，时程分析，中震设计，协同工作I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTThepeculiarshapeofathea

6、terbuildingaddstothebeautyofacity,butitalsobringsdifficultytostructuredesign.Theatrebuildingshapeiscomplexandirregular,becauseit’sbottomcommonlyusedforreinforcedconcretestructureandtheupperusuallymadeofsteelstructureroof.Theatrebuildingisgenerallyconsistedofanaud

7、itorium,astageandaccessoryoccupancies.Theauditoriumandthemainstagearerelativelyhollowandspaciouswithhigherheightdifferenceswhichisalsoseriouslylackoffloorslab.Eachpartofweakpositionispronetorelativevibrate,whenthestructuresuffersfromearthquake.Especiallyintheeart

8、hquakezone,itsstructuralstyle,layoutandtheearthquake-resistancearetheproblemsneedstudyingintheatreconstruction.Inthispaper,thethree-dimensiondynamicresponseofa