某72m跨度凯旋门式连体结构设计

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会某72m跨度凯旋门式连体结构设计聂颖陆勇杨超杰金来建雷晓春’(中国航空_[业规划设计研究院．北京1000儿)摘要：对某72m跨度凯旋门式连体结构的设计方案进行详细论述。建立连体结构的整体模型，考虑温度作用和峰向地震作用，进行动力时程分析和中震弹性计算。在细致分析的基础上，对结构进行合理的简化，并根据整体模埤!分析结果．在设计中采取必要的加强措施，保证结构的安全性。并特别加强了支座的设计。关键词：大跨度。连体结构，整体模型分析，变形，支座一、工程概况本工程位于上海市，主要功能为办公用房，总建筑面积为26871m2，其中，地上23395I

2、n2，地下3476m2。整体建筑物包括东西主楼、裙房以及一层地下室，裙房在中间，其东西两侧分别为东主楼和西主楼，三者在地上阻抗震缝分为三个单体。东西主楼地上九层，有出屋面楼梯间和电梯机房，地上总高度45．5m。裙房地上三层，局部四层，地上总高度15．20Ⅲ。裙房主入口大厅通高，中宅部分较多。地下室的平面范围为裙房范围及东西主楼局部。由于建筑立面的需要，东西主楼顶部设置72m跨度的镂空装饰钢桁架，将东西主楼顶部连在一起，构建出壮观的凯旋门式建筑(建筑立面见图一)。如此大跨度的连体结构是本工程突出的结构设计特点与难点。本工程抗震’发防烈度为7度，设计基本地震加速度值为O

3、，lOg，设计地震分组为第一组，丙类建筑，场地类别为Ⅳ类，设计基准期为50年，基本风压为O。55kN／费，地面粗糙度为B类，基本雪压为O．2kN／Ⅲ2。二、结构选型图一建筑立面本工程地下室总长为58m，不设永久结构缝，仅在中部设一道后浇带，以释放施工过程中产生的温度应力。主楼无地下室部分采用桩基础，裙房及手楼地下室部分采用桩基础+防水板的方案。桩摹采用先张法预应力高强度混凝上管桩(PHc管桩)。主楼桩端持力层为@，层．裙房桩端持力层为①一层。防水板按无粱楼盖设计配筋，以节省钢筋。本建筑物标准柱网8m)(8m，主楼酋层层高57Ⅲ，标准层高4Ⅲ。东西两主楼是本工程的主体

4、建筑，各部分平542工业建筑2007增刊第七届牟国现代结构工程学术研讨会分平面近似矩形。在上海地区，对于总高度为45Ⅲ的高层建筑，可阻采用框架结构，也可以采用框剪结构。考虑到阿栋主楼在项部通过桁架连接在一起，需要协凋温度变形，以及建筑平面上楼电梯闻的偏置，最后采用了整体刚度较柔的铡筋混凝土框架结构。在方案设计过程中充分考虑大跨度连体结构的受力特点，通过与建筑师协商配合．使两主楼结构布置基本对称，比较规则，在顶部设置72m跨连体结构后，结构整体变形协同较好，能够满足规范规定与使用要求。东西主楼顶部的铡桁架分为丰桁架和次桁架。主桁架共四榀，每两榀桁架为一组，每组下弦有四

5、个支点支在主楼顶部。次桁架在两组主桁架之间，应建筑要求采用空腹桁架。次桁架之间以系杆相连，两端的系杆连接在主楼的框架柱上，以保证次桁架的平面外稳定。主桁架跨度72m，次桁架跨度32m。图二、图三分别为项部桁架与主楼框架连接示意图、主桁架立面图。框架结构主要构件截面为：框架柱一700x700、800x800，框架梁—_400x1000、400x700、400x800。考虑到建筑效果，整个桁架的构件均采用方钢管。钢桁架杆件主要截面为：主桁架上、下弦杆一口500×400×16，腹杆一口400×15、口305×12，次桁架弦杆口190×7。图二主桁架、次桁架、主楼框架连接示

6、意图图三主桁架立面图三、结构计算分析本工程采用sATwE软件分别对东西主楼单独建模型进行分析计算，采用ETABs软什对东西主楼和顶部钢桁架建整体模型进行分析计算。主楼的设计以sATwE的分析结果为依据，并以ETABs的整体模型分析结果为参照。钢桁架的设计以ETABs的分析结果为依据。在整体模型分析中．考虑了温度作用，温度变化取为±25℃；对顶部钢桁架考虑了蛏向地震的作用；进行了中震弹性计算，并采用三条地震波(EIcentro140、天津波东西向以及上海人工波s唧4)，进行弹性动力时程分析作为补充。温度作用不与地震作用同时考虑。单体模型分析中，考虑顶部钢桁架的作用，将

7、ETABs整体模型分析得到的桁架的支座力作为两主楼的外力分别输入sATwE模型。图四为整体模型的前六阶振型，表一为单体模型和整体模型主要计算结果的比较。整体模型的振型比单体模型要复杂，其中，第二阶振型为斜向的平动，而第五阶振型为顶部钢桁架的竖向振动。由此也可以看出，顶部桁架的竖向振动不可忽视。王业建筑2007增刊S43第七届全国现代结构工程学术研讨会T4：1．4175，平面扭转T5=n991l，竖向振动T乒n髓5·。y向平动囤四结构振型表一单体模型和整体模型的主要计算结果比较东主楼(s^TWE)西主楼(SATWE)整体模型(ETABs)T1=1．8089sT2：