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杭州国际会议中心主楼与裙房的钢结构体系及相互影响
发布日期:2021-04-19  点击次数:1868 双击自动滚屏,单击停止

钢结构厂房
1  工程概况
    杭州国际会议中心位于杭州市江干区钱塘江北岸的钱江新城核心——未来中央商务区,是集大型会议中心和白金五星级酒店于一体的钱江新城标志性建筑(图1、图2)。
    该建筑占地面积18 500 m2,地上总建筑面积74 209 mz,地下总建筑面积52 087 m2,其建筑分为地下室、椭球形的裙房、形主体三大部分。地下两层为汽车车库、设备用房及酒店和会议的配套辅助用房;裙房为会议中心部分,2层12 m高,由宴会厅、会议厅、新闻发布厅等组成;球形主楼为拥有300余间客房的白金五星级酒店,包括与其配套的餐饮、娱乐服务等用房,19层85 m高。建筑立面以金色为主调、采用现代材料钛金板及金色玻璃来表现轻盈的体型和流畅优美的曲线。

2 钢结构体系及主要特点
    该钢结构公司抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为o.059,设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅱ类。抗震设防类别为乙类。钢结构设计使用年限50年。设计基本风压按杭州地区100年一遇.的o.50 kN/mz取用,体型系数及风振系数按风洞试
验结果采用。
    该建筑主楼有以下几个特点:1)平面及立面均呈“C,,型;2)钢结构存在不规则扭转;3)楼板不连续;4)竖向刚度不规则;5)楼层承载力突变等不规则特性。同时钢结构主平面在顶部连为“O”形,形成连体钢结构。由于建锺空间及立面造型要求,钢结构框架柱

均为斜柱,同时框架梁承担轴向力作用,属特别不规则复杂高层钢结构。

3 主楼与裙房的钢结构体系
    本建筑由两种钢结构形式组合而成(图3),主楼部分为钢框架一支撑钢结构体系,由沿圆周和径向分布的框架及竖向支撑通过楼面梁及楼面板组成竖向承重系统和抗侧力系统(图4)。而裙房叠合椭球顶壳采用大跨度空间管桁架钢结构体系(图5)。
    裙房桁架一端与主楼之间通过主楼框架柱上的牛腿连接(图6),主楼每根框架柱承受裙房相应每榀桁架传递的水平荷载、竖向荷载以及由竖向荷载产生的弯矩。裙房桁架另一端通过节点与裙房柱或支座连接(图7、图8)。

4主楼与裙房相互影响
    主楼与裙房之间连接的一种方案是设置抗震缝使其完全脱开,钢结构体系单一,概念明确,但是节点处理困难,在抗震缝裙房一侧需增加一圈裙房柱以支撑裙房桁架,占用的内部使用空间及造价增加较多。
    第二种方案是主楼裙房连体,采用节点构造连接,建筑较好处理,节省造价,但两种钢结构体系糅合在一起,整体钢结构计算困难。经过细致的计算分析对比,最终本设计采用后一种方案。为了解决计算方面存在的难题,需简化计算模型,以主楼模型为主,同时考虑主楼与裙房之间的相互影响。
    由于主楼仅仅是裙房一端的支撑点,不向裙房传递荷载,所以主楼对裙房的影响较小,只要考虑好裙房支撑点的情况,就可以把裙房当成独立的钢结构体系计算。
    而裙房对主楼的影响比较复杂,需从多方面研究,由于篇幅问题,本文主要通过以下几个方面来考虑裙房对主楼的影响:1)钢结构自振特性;2)钢结构楼层层问地震剪力;3)钢结构楼层层间位移角;4)楼层的刚重比;5)主要构件的强度验算。
4.1钢结构自振特性
    表1、表2分别列出了主楼模型和拼装后的整体模型前6阶振型的周期与振型质量参与系数。
    可以看出:1)裙房对主楼的前3阶主振型周期的影响很小;2)对高阶振型的周期有一定的影响,同
时裙房的存在对各阶振型的振型质量参与系数有一定的影响。
4.2  钢结构厂房层1日j地震爿刀
    地震作用下,整体模型和主楼模型的层问地震剪力见图9。由图9可以看出:
    1)带有裙房的底部3层,整体模型的楼层剪力比主楼模型的要大,其中在1层的楼层剪力上相差最大,整体模型的楼层剪力与主楼模型的相比:X向大9.00%,Y向大2.08>。
    2)3层以上,2个模型的楼层剪力相差很小,以第4层的楼层剪力为例:X向相差为0.96%,Y向相差为0.84%。
4.3钢结构楼层层间位移角
    地震作用下,整体模型和主楼模型的楼层层间位移角见图10。由图10可以看出:
    1)整体模型底部3层由于裙房的存在,其最大位移产生在裙房的节点上,所以其最大的层间位移角在底部;而主楼模型中底部没有裙房,其最大位移在主楼的节点上,而主楼的位移相对于裙房部分要小得多,故其最大位移角在楼层的中间层。
    2)3层以上部分,整体模型与主楼模型的层间位移角基本一致,相差很小。
    3)X方向整体模型的楼层最大位移角为
1/2 205;主楼模型的楼层最大位移角为1/1 552;Y方向整体模型的楼层最大位移角为1/664;主楼模型的楼层最大位移角为1/162。
    4)整体模型的楼层最大位移角为:X向,1/620;Y向,1/959;主楼模型的楼层最大位移角为:X向,1/1 552;Y向,1/1 620。
4.4楼层的刚重比
    楼层的刚重比见表3。可以看出,主楼模型的刚重比要略大于整体模型。
4·5主要构件的强度验算
    在主楼与裙房的交接处,由于把裙房部分传递给主楼的荷载作为外荷载作用在主楼框架柱相应的位置,所以主楼模型中的构件实际已经考虑了裙房部分的影响,主要构件的强度变化很小。

信息来源:  文章作者:佚名 
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