會展中心中央入口大廳樹形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

天津國家會展中心中央入口大廳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

馬明

中國建筑科學(xué)研究院

1、工程概況展廳中間的連廊屋蓋連橋1連橋1連橋2展廳中間的連廊屋蓋餐廳上的連廊屋蓋展廳中間的連廊屋蓋展廳中間的連廊屋蓋餐廳上的連廊屋蓋東入口大廳中央入口大廳展覽中心展覽中心展覽中心展覽中心展覽中心展覽中心展覽中心展覽中心1、工程概況1、工程概況中央入口大廳采用樹形結(jié)構(gòu)，高度32m，由32個4X8布置的樹形結(jié)構(gòu)單元組合而成。幕墻沿外側(cè)柱邊緣布置。1、工程概況1、工程概況1、工程概況2、設(shè)計(jì)要求1）主要荷載與設(shè)計(jì)要求恒載：屋面恒載（包括吊頂、馬道、燈具等）：1.5kN/m2

百葉：1.75kN/m2風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓0.6kN/m2(100年重現(xiàn)期)，B類地貌，體形系數(shù)按風(fēng)洞試驗(yàn)報告取值。地震作用：抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度:0.15g，設(shè)計(jì)地震分組:第二組，場地土類別：Ⅳ類，進(jìn)行多遇地震作用下結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時，按規(guī)范反應(yīng)譜、安評反應(yīng)譜分別計(jì)算，取計(jì)算結(jié)果包絡(luò)值。抗震性能化設(shè)計(jì)要求：建筑抗震設(shè)防類別乙類，入口大廳柱及屋面連接梁按中震不屈服進(jìn)行設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)要求2）建筑要求中央入口大廳結(jié)構(gòu)即是建筑，建筑造型通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來體現(xiàn)。樹形柱：變截面X形柱邊梁：L形整體造型：完全由結(jié)構(gòu)體現(xiàn)3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）結(jié)構(gòu)體系的形成重力傳力路徑抗側(cè)力體系3、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)2）結(jié)構(gòu)構(gòu)布置置結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與與難點(diǎn)點(diǎn)：a）大量采采用變變截面面構(gòu)件件來體體現(xiàn)建建筑效效果，，建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)合二二為一一；b）主要結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件大大量采采用薄薄壁構(gòu)構(gòu)件以以減少少用鋼鋼量，，構(gòu)件件內(nèi)部部設(shè)置置縱橫橫向加加勁肋肋以保保證結(jié)結(jié)構(gòu)局局部穩(wěn)穩(wěn)定。。3、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)3）結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析模型型3、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)4）結(jié)構(gòu)構(gòu)受力力特征征（a）軸軸力圖圖（b）彎矩矩圖恒+風(fēng)荷載載組合合下樹樹形結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖樹形結(jié)結(jié)構(gòu)部部分以以軸力力受力力為主主，樹樹形柱柱提供供了主主要抗抗側(cè)向向力剛剛度。。在水水平荷荷載作作用下下，樹樹形柱柱彎矩矩反彎彎點(diǎn)出出現(xiàn)于于柱高高度范范圍內(nèi)內(nèi)，柱柱頂處處截面面最小小，但但彎矩矩較大大，是是結(jié)構(gòu)構(gòu)的一一個薄薄弱環(huán)環(huán)節(jié)3、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)5）結(jié)構(gòu)構(gòu)周期期階數(shù)周期(s)階數(shù)周期(s)11.38713160.98413921.37674670.83308531.36666680.78750841.16519290.74889551.160321100.707381第1階第2階第3階3、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)6）結(jié)構(gòu)構(gòu)變形形結(jié)構(gòu)在在承受受豎向向荷載載作用用時，，以軸軸向受受力為為主，最大變變形28mm，發(fā)生于樹形形結(jié)構(gòu)構(gòu)邊梁梁處；風(fēng)荷載載作用下下X方向最最大水水平位位移31.6mm，Y方向最最大水水平位位移29.7mm；多遇地震震作用用下X方向最最大水水平位位移50.7mm，Y方向最最大水水平位位移48.2mm。X方向變變形Y方向變變形3、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)7）結(jié)構(gòu)構(gòu)局部部穩(wěn)定定建筑效效果結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件截截面尺尺寸相相對較較大采用大大截面薄薄壁構(gòu)構(gòu)件節(jié)約用用鋼量量問題結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的局部部穩(wěn)定定問題題3、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)7）結(jié)構(gòu)構(gòu)局部部穩(wěn)定定有加勁勁肋模模型無加勁勁肋模模型構(gòu)件的的屈曲曲形態(tài)態(tài)為整整體屈屈曲，，屈曲曲系數(shù)數(shù)13.2柱壁板板的局局部屈屈曲，，屈曲曲系數(shù)數(shù)8.2節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)一級樹樹杈節(jié)節(jié)點(diǎn)二級樹樹杈節(jié)節(jié)點(diǎn)樹形結(jié)結(jié)構(gòu)中中間節(jié)節(jié)點(diǎn)樹形結(jié)結(jié)構(gòu)角角節(jié)點(diǎn)點(diǎn)一級樹樹杈節(jié)節(jié)點(diǎn)最最不利利荷載載作用用下應(yīng)應(yīng)力圖圖二級樹樹杈節(jié)節(jié)點(diǎn)最最不利利荷