永定客家纪念坛混凝土空间结构设计

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1、浙江建筑，第27卷，第11期，2010年11月ZhejiangConstruction，Vo1．27，No．11，Nov．2010永定客家纪念坛混凝土空间结构设计StructureDesignofaConcreteHakkaCommemorativeAltarinYongding周嵘，金卫明，郑桂花，朱一峰ZHOURongJlNWei—mingZHENGGui—huaZHUYi-reng(杭州雅克汉方建筑设计有限公司，浙江杭州310004)摘要：客家纪念坛是一座位于福建永定县世界文化遗产客家土楼群区的山地建筑，其结构形式是混凝土空问框架结构。该文针对山地建

2、筑及本工程体型的特点，介绍了其风荷载取值计算，和用VisualLISP语言进行空间建模，用PMSAP和SAP2000进行有限元计算分析比较，并采用空间曲面投影平法的表示方法。为类似特殊体型的混凝土空间结构设计的建模、计算和图纸表示提供了一种行之有效的方法。关键词：山地建筑；混凝土空间结构；VisualLISP语言；有限元计算；曲面投影平法中图分类号：TU375．4文献标识码：B文章编号：1008—3707(2010)11—0025—031工程概况客家土楼是世界文化遗产，也是福建省永定县的城市名片。客家圣殿项目位于永定县城的东北方向，距离永定门约2km，南临

3、永定河，朝向东南，地势由东南向西北逐步升高，是坐落于山南坡的一组建筑群。它是陈列和展示客家土楼的场所，是传播客家文化的胜地。该建筑群包括客家纪念坛、客家博物馆、普明寺、游客服务中心等等。客家纪念坛建筑占地面积1502m，建筑面积1496in，建筑高度(女儿墙最高点)34．54m，是象征客家精神与文化的神圣殿堂。平面布局取意于太极八卦图，立面为螺旋上升的片墙，寓意着客家精神图1纪念坛建筑效果图的腾飞。纪念坛建筑效果图见图1。客家纪念坛结构形式为混凝土空间框架结构，经建筑抽象后的平面轴网为一个中心圆、两根墙体采用160mm厚混凝土现浇板，外挂石材，屋面向外展开

4、并相互包含的螺旋线和中心放射线交叉而为部分现浇混凝土楼板，部分轻钢屋面。结构设计成，平面最大宽度47．2m。空间组成为中心圆拉伸使用年限100年；建筑抗震设防类别乙类，抗震等级成正圆锥体墙面，螺旋线拉伸成向中心倾斜且相互乜含的螺旋曲面墙．屋面为三片向中心盘升的螺旋三级；基础采用柱下独立基础，基础设计等级甲级曲面。收稿日期：2010—07—04作者简介：周嵘(1969)，男，浙江衢州人，高级程师，从事建筑结构设计工作。26浙江建筑2010年第27卷0．87<1．5，不考虑风压脉动对结构产生顺风向风振2建筑风荷载取值计算的影响，即卢=1．0。本工程属于山地建=

5、卢：Wo=1．0×0．8X2．28×0．45：0．821几筑，根据《建筑结构荷’J3VisualLISP程序在空间轴线建模中的应用载设计规范(GB50009．2001)》中的表D．4，基A1根据该建筑的体型特征为本风压按福建省龙岩市Ld=628一螺旋上升式的复杂空间曲面，结重现期为100年的风压图2山坡实际尺寸示意图构设计时，通过Sketchup导出三值，取0．45kN／m。地维模型，再经VisualLISP编程近面粗糙度为B类，离地面高度35．2II1，屋顶风荷载似取点，建立初步计算模型。高度变化系数／x=1．49。山地建筑(见图2)风压施工图设计阶段，

6、采用多段相切高度变化系数应考虑地形条件(斜坡)修正为：的变直径圆弧来模拟螺旋曲线，图3~~ualLISP生成的曲面网格图叼：【+，cxtgo~(卜)]用多片相切的圆锥面去模拟倾斜的螺旋曲面。通过不断调整=[+．4×0．3×(一)]平面圆弧半径R11，平面圆弧起始角度A0，单段圆弧等分数Ⅳ，各圆锥倾斜角度n，空间曲线的起始高度加，曲=1．53(1)线高度的变化角度6，以获得不同的空间曲面，进行拟式(1)中，tg=32／62．8=0．51>0．3，取0．3。合。结构专业编制VisualLISP程序，通过程序计算出经修正后的屋顶风荷载高度变化系数为曲面上的坐标值

7、，并将各坐标值通过线段连接生成规=B=1．53X1．49：2．28律变化的曲面网格，形成三维空间的直观效果。该圆形建筑整体计算时的风荷载体型系数取值：VisualLISP生成的曲面网格见图3。由此，最后确立相由=2．28x0．45x47．2=2286>>0．015对准确的空间轴线模型。以下为生成单片曲面网格的H／d=35．2／43=0．82，取△=0．08d，则=0．8。VisualLISP程序语言片段：根据文献[2]中7．4．1条，H／B=35．2／40．5=(SETQa(／(aPI)180))；；；圆锥倾斜角度a转化成弧度，(SETQda(／PI(2N

8、)))；；；圆弧等分后的圆弧角度，($ETQb(／(bPI)180