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厦门国际会展中心三期大跨屋盖和楼盖结构设计

来源:中国幕墙网收集整理  作者:*  日期:2013-5-2
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  1 工程概况
  厦门国际会展中心三期工程地处厦门国际会展中心用地内,东邻四号路,北面为会展一期和二期,西面紧靠前埔中路,南邻会展南路。建设用地面积105 687m2 ,总建筑面积168 000m2 ,其中,地上建筑面积78 000m2 ,地下建筑


  ( 2) 张弦桁架主要计算结果
  张弦桁架在不利的恒、活荷载作用下,竖向挠度为144mm,约为跨度的1 /688; 在最不利风荷载作用下,向上反拱256mm,约为跨度的1 /387。张弦桁架最大支座滑移量为119mm。索最大拉力为4 603. 6kN,约为破断力12 791 kN 的36% ,满足规范要求[2]。控制张弦桁架的桁架及撑杆部分钢结构应力比均小于0. 85。

  根据计算,选择单向滑动支座参数如下: 竖向抗压承载力为2 500kN,水平抗剪承载力为250kN,转角要求0. 02rad,单向滑移± 150mm,支座采用PTFE滑板,摩擦系数小于1%。

  ( 3) 支座节点分析
  拉索端部支座节点的构造与受力均非常复杂,为保证张弦桁架端部节点的强度、刚度,进行了端部节点有限元分析,选用三维实体单元Solid45,对几何模型进行网格划分,分析结果见图7。节点大部分区域的等效应力不超过130MPa,节点的承载力能满足要求。


  ( 4) 混凝土屋盖分析
  将张弦桁架与混凝土屋盖整体建模,考虑张弦桁架横向滑移,分析屋盖在温度作用下的应力和变形,计算结果见图8,9。由图可见,拱形屋盖在温度作用下的应力分布明显不同于普通楼盖; 混凝土屋盖在温差作用下,拉应力基本可以控制在抗拉强度标准值以下,对于应力较大部位,施工图设计时适当增加了配筋。另外,实际施工时沿横向设置了间距小于40m 的混凝土屋盖分仓缝,以减小收缩、徐变及温度应力。



  2. 5 屋盖施工控制
  为确保张拉过程中张弦桁架的稳定,避免相连构件重量对各榀张弦桁架控制张拉力的影响,施工时两榀为一个单元,同一单元的两榀同时张拉,最后一榀在支撑胎架上设置侧向限位单榀张拉并单独给出控制张拉力。安装时,端部纵向次桁架、檩条、系杆与山墙的连接方式为: 释放张弦梁跨度方向和竖向的位移,仅约束纵向水平位移。待屋面构件安装并混凝土浇筑完成后,再将端部纵向次桁架、檩条、系杆与山墙固定连接。

  3 大跨度楼盖设计
  3. 1 楼盖体系
  C 区建筑地上共2 层,其中1 层为大跨度展厅,2 层建筑功能为办公。原设计拟采用跨度63m 的楼盖,分析后发现存在两个问题: 一是楼盖用钢量很大; 二是楼盖竖向振动加速度较大。在不影响使用功能的条件下,楼盖结构纵向跨度设为27m,横向跨度为18m + 27m + 18m,双向布置4m 高主桁架,纵向布置27m 跨度等高次桁架,横向间距3m 布置9m跨钢梁。中间柱采用钢管混凝土柱,与桁架刚性连接,为释放温度应力,主桁架端部与辅助用房钢筋混凝土柱滑动连接。楼盖平面及剖面布置见图10。

  3. 2 楼盖竖向振动计算与TMD 减振设计为确保2 层办公舒适度,对27m 跨区域在步行激励下的响应采用ETABS 进行数值分析,计算时采用的步行荷载工况为国际桥梁及结构工程协会( IABSE) 所给定的连续步行激励荷载模式,并且假设单人质量65kg,行进频率假定为2. 15Hz,则相应的步行荷载如图11所示。

  楼盖在上述步行激励作用下竖向振动响应见图12,可见,不能满足楼盖竖向振动较高标准舒适度要求。因此设计时在27m 跨间纵向次桁架跨中下弦处安装调谐质量减振器( TMD) ,TMD 每个0. 625t,每跨安装4 个,共计24 个,总质量15t[3]。增设TMD 前后楼盖振动最大点的振动加速度计算值比较见图12,可见,安装TMD 后楼盖振动加速度减小接近50% ,可以满足办公建筑楼盖舒适度不大于0. 05m / s2 的要求。


  致谢: 工程风洞试验由北京大学完成,楼盖振动测试及减振工程由隔而固( 青岛) 振动控制有限公司实施,在此表示感谢。

  参考文献
  [1 ] 厦门会展中心三期工程风荷载风洞试验报告[R].北京: 北京大学,2010.
  [2 ] JGJ 257-2012 索结构技术规程[S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2012.
  [3 ] 厦门国际会展中心大跨度楼板振动测试报告及减振方案[R]. 青岛: 隔而固( 青岛) 振动控制有限公司,2011.4
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