李建峰，薛明玉，孫紹東，胡海濤，紀(jì)勝敏，馮 健，劉于晨，王再峰

(青島騰遠(yuǎn)設(shè)計(jì)事務(wù)所有限公司， 青島 266100)

1 工程概況

日照奎山體育中心體育場項(xiàng)目位于山東省日照市開發(fā)區(qū)，為第24屆山東省運(yùn)動會主場館，建筑效果如圖1所示。工程概況和屋蓋設(shè)計(jì)詳見文獻(xiàn)[1],本文重點(diǎn)介紹地上看臺結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。

圖1 建筑效果圖

2 結(jié)構(gòu)體系

體育場看臺平面呈橢圓形，最大平面尺寸為296m×251m，采用鋼筋混凝土框架-鋼支撐結(jié)構(gòu)體系，為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體抗扭剛度，在看臺橢圓曲率最大的四個(gè)對稱位置設(shè)八道鋼支撐，相應(yīng)位置地下室柱間設(shè)剪力墻保證水平力傳遞至基礎(chǔ)。

根據(jù)建筑方案要求，支承屋蓋的型鋼混凝土巨柱共48根，為減小型鋼混凝土巨柱間跨度，均在其跨中增設(shè)1個(gè)框架柱。東西和南北側(cè)環(huán)向柱網(wǎng)角度分別為3.31°和11.08°，二者交接處角度為10.25°。環(huán)向典型柱距由內(nèi)向外為4.5～9.5m。徑向典型柱距由內(nèi)向外為8.0～13.0m。典型框架柱截面尺寸800×800，1 000×2 000，1 300×1 300，典型框架梁截面尺寸400×800，400×1 200，800×2 100?？蚣苤炷翉?qiáng)度等級為C40～C60，框架梁混凝土強(qiáng)度等級為C40。

根據(jù)建筑方案要求，看臺不設(shè)永久結(jié)構(gòu)縫，上、下層看臺板均采用預(yù)制清水混凝土看臺板，看臺下部分特殊房間由于防水需要，預(yù)制看臺板下另設(shè)一層現(xiàn)澆樓板，非看臺區(qū)域樓板采用現(xiàn)澆樓板。首層采用主梁+厚板樓蓋體系，其余層采用單向單次梁樓蓋體系，基礎(chǔ)平面布置圖和結(jié)構(gòu)平面布置如圖2所示。

圖2 基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)平面布置圖

東西側(cè)看臺共5層，最高處為30.0m，南北側(cè)看臺共4層，最高處為19.5m。東側(cè)看臺1層為游泳館，2，3層為訓(xùn)練館，根據(jù)看臺要求采用逐層退臺式型鋼混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。首層四個(gè)入口處和南北側(cè)大堂入口處部分采用型鋼混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。2～4層賽后為市民健身平臺，此平臺懸挑長度約5～7m，與型鋼混凝土巨柱相連懸挑梁采用型鋼混凝土梁。北側(cè)看臺運(yùn)動員公寓夾層大懸挑處采用型鋼混凝土柱-懸挑桁架結(jié)構(gòu)，典型結(jié)構(gòu)剖面如圖3所示。

3 結(jié)構(gòu)分析

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

體育場安全等級為一級，設(shè)計(jì)使用年限為50年，設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為7度(0.10g)，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，場地類別為Ⅱ類，特征周期為0.45s，屋蓋鋼結(jié)構(gòu)-看臺混凝土結(jié)構(gòu)總裝模型阻尼比取3.5%，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告[2]與《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)，基本風(fēng)壓按日照市100年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓的1.1倍進(jìn)行取值，基本風(fēng)壓w0= 0.50 kN/m2，地面粗糙度類別為B類。

3.2 超限情況

看臺結(jié)構(gòu)存在扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，首層頂板開洞有效寬度小于50%，游泳館局部有轉(zhuǎn)換柱，外周長840m，平面不設(shè)永久縫等不規(guī)則項(xiàng)，需進(jìn)行全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查，2019年10月13日本工程順利通過專家組審查。

結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 3—2010)第3.11節(jié)規(guī)定執(zhí)行，根據(jù)看臺抗震設(shè)防烈度、建筑高度和體型情況，設(shè)定結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)為C級。結(jié)合本工程的特點(diǎn)和超限情況，設(shè)定結(jié)構(gòu)各部位構(gòu)件抗震性能目標(biāo)如表1所示[3]。

構(gòu)件抗震性能目標(biāo) 表1

3.3 計(jì)算模型

鋼與混凝土結(jié)構(gòu)材料特性差異及上部鋼結(jié)構(gòu)與下部混凝土結(jié)構(gòu)體系的差異，使得整體結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的變形、受力性能與上下部結(jié)構(gòu)單獨(dú)分析的結(jié)果存在差異。文獻(xiàn)[4-5]研究表明，采用總裝模型分析各工況下的結(jié)構(gòu)受力，對實(shí)現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義。

圖3 典型結(jié)構(gòu)剖面圖

圖4 計(jì)算模型

采用MIDAS Gen軟件計(jì)算分析屋蓋鋼結(jié)構(gòu)-看臺混凝土結(jié)構(gòu)總裝模型，將考慮混凝土結(jié)構(gòu)對屋蓋鋼結(jié)構(gòu)彈性支撐影響計(jì)算得到的支座反力作為荷載，輸入到型鋼混凝土巨柱上。總裝模型和下部看臺計(jì)算模型如圖4所示。

3.4 地震作用

采用YJK和 MIDAS Gen軟件進(jìn)行小震振型反應(yīng)譜對比計(jì)算。兩個(gè)軟件的計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，且相差在10%以內(nèi)。支撐看臺的徑向梁為斜梁，計(jì)算模型中同層的框架柱計(jì)算高度相差較大，斜看臺層的概念與規(guī)范中層的概念有所不同，程序統(tǒng)計(jì)扭轉(zhuǎn)位移比指標(biāo)時(shí)有不同程度的失真。同時(shí)扭轉(zhuǎn)位移比較大處結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為1/1 400，小于規(guī)范限值1/550的40%，可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)是安全可靠的[6-7]。

小震和大震時(shí)程分析的地震波X向、Y向和Z向峰值加速度的比值按1.00∶0.85∶0.65(水平地震為主)和0.85∶0.65∶1.0(豎向地震為主)分別計(jì)算。

選取5條天然波和2條人工波，采用YJK軟件進(jìn)行小震彈性時(shí)程分析，并將其計(jì)算結(jié)果與小震振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果比較。以7條地震波小震彈性時(shí)程作用下平均樓層地震剪力與小震振型反應(yīng)譜法計(jì)算的樓層地震剪力比值作為樓層地震放大系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明，5層結(jié)構(gòu)鞭梢效應(yīng)比較明顯，地震放大系數(shù)大于1.0，其余樓層地震放大系數(shù)均小于1.0。

選取2條天然波和1條人工波，采用SAUSAGE軟件對關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行大震彈塑性時(shí)程分析。地震波作用下看臺結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為對稱振動的特征，說明結(jié)構(gòu)能保持直立未發(fā)生倒塌，彈性和彈塑性頂點(diǎn)位移時(shí)程曲線如圖5所示?？磁_結(jié)構(gòu)不同類型能量時(shí)程曲線和累積耗能分布符合地震波作用下結(jié)構(gòu)整體耗能的規(guī)律，塑性耗能水平處于較低狀態(tài)，從能量耗散角度可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)輕度損壞，能量曲線如圖6所示。地震波作用下與構(gòu)件損傷對應(yīng)的構(gòu)件性能水準(zhǔn)如圖7所示，由圖可見構(gòu)件大部分為輕度損壞。

圖5 彈性和彈塑性頂點(diǎn)位移時(shí)程曲線

圖6 能量曲線

圖7 結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能水準(zhǔn)

4 溫度作用分析與設(shè)計(jì)

為滿足建筑方案要求，保證鋼屋蓋支撐在同一個(gè)看臺結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，看臺采用環(huán)形貫通、首尾相連的整體結(jié)構(gòu)，不設(shè)永久結(jié)構(gòu)縫?？磁_平面尺寸遠(yuǎn)超《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)表8.1.1 中結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距55m的要求，為橢圓形超長混凝土結(jié)構(gòu)。

4.1 升降溫溫差

由于豎向構(gòu)件的約束，水平構(gòu)件的混凝土收縮會使其產(chǎn)生拉應(yīng)變，這種拉應(yīng)變可以和混凝土因溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)變等效，可用產(chǎn)生等量應(yīng)變的溫差值(當(dāng)量溫差)計(jì)入混凝土收縮效應(yīng)的影響。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)附錄K中提供的混凝土收縮應(yīng)變和徐變系數(shù)公式(K.0.1-1)和表K.0.2，計(jì)算出混凝土不同齡期的收縮應(yīng)變值和不同后澆帶封閉時(shí)間的混凝土徐變系數(shù)值。

考慮實(shí)測混凝土收縮應(yīng)變值往往比《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)附錄K中公式(K.0.1-1)和表K.0.2計(jì)算的結(jié)果偏大，混凝土最終總收縮應(yīng)變值ε(∞)=3.19×10-4。為降低施工階段混凝土收縮和溫度作用影響，看臺結(jié)構(gòu)設(shè)置多條后澆帶，后澆帶3個(gè)月后采用微膨脹混凝土澆筑閉合，此時(shí)收縮應(yīng)變ε(90d)=ε(∞)·(1-e-0.9)=1.89×10-4，ε(90d)數(shù)值約為最終總收縮應(yīng)變值的60%，90d后整體收縮應(yīng)變ε(∞-90)=ε(∞)-ε(90d)=1.3×10-4。90d后整體收縮應(yīng)變與混凝土線膨脹系數(shù)10-5/℃的比值即為收縮溫度當(dāng)量，此收縮溫度當(dāng)量相當(dāng)于-13℃的溫差。

混凝土收縮過程伴隨著徐變變形，從而引起混凝土內(nèi)應(yīng)力的下降，工程設(shè)計(jì)計(jì)算中通常簡化為按彈性計(jì)算的溫差應(yīng)力乘以應(yīng)力松弛系數(shù)來考慮徐變。文獻(xiàn)[7]建議根據(jù)溫差變化快慢程度, 取應(yīng)力松弛系數(shù)0.3～0.5，本工程徐變應(yīng)力松弛系數(shù)取0.3。

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)附錄E，日照市年最低月平均氣溫-8℃，最高月平均氣溫33℃，合攏溫度取為(15±5)℃。降溫溫差ΔTmax=-(Tmax-Tmin)=-(20-(-8))=-28℃，收縮當(dāng)量溫差為-13℃，徐變應(yīng)力松弛系數(shù)取0.30，則等效降溫溫差為0.30×(-28-13)=-12.3℃，等效升溫溫差為0.3×(33-10)=6.9℃。

4.2 溫度作用分析

環(huán)形超長結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分布規(guī)律有異于矩形結(jié)構(gòu)；均勻降溫作用時(shí)，環(huán)向應(yīng)力主要取決于框架的徑向約束程度，框架沿徑向的長度越長，豎向約束構(gòu)件越多，約束剛度越大，環(huán)向應(yīng)力越大。環(huán)向應(yīng)力自外環(huán)向內(nèi)環(huán)逐漸增加，但應(yīng)力值遠(yuǎn)小于環(huán)向長度相同的矩形結(jié)構(gòu)[8]。采用MIDAS Gen分析等效降溫溫差作用下樓板的溫度應(yīng)力，樓板采用板單元，并考慮梁、板、柱協(xié)同工作。整體結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力云圖和降溫工況下結(jié)構(gòu)整體變形分別如圖8和圖9所示。

圖8 樓板主拉應(yīng)力Smax

圖9 降溫工況下結(jié)構(gòu)整體變形形狀示意圖

根據(jù)圖8和圖9，可以得出與文獻(xiàn)[9-10]研究相一致的溫度應(yīng)力分布規(guī)律：

(1)2層大平臺層結(jié)構(gòu)平面尺寸大，豎向構(gòu)件多，樓板溫度應(yīng)力較大。在南北側(cè)曲率變化處存在應(yīng)力集中，最大溫度應(yīng)力約為5.0MPa。東側(cè)看臺游泳館頂板處的豎向構(gòu)件間距較大，約束作用較弱，其樓板溫度應(yīng)力較小。

(2)3層及4層在主樓梯處連接薄弱，均存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。

(3)隨著樓層增高，豎向構(gòu)件約束作用減弱，3層及以上的樓板有效拉應(yīng)力ft=1.5MPa，小于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=2.20MPa。

(4)降溫工況下，結(jié)構(gòu)整體呈現(xiàn)內(nèi)縮趨勢。內(nèi)圈剛度大，各層內(nèi)圈變形較外圈??；上部樓層剛度小，上部樓層變形較下部樓層大。

4.3 設(shè)計(jì)和施工措施

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)考慮等效溫差作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，并以控制結(jié)構(gòu)裂縫為重點(diǎn)，采取以下設(shè)計(jì)和施工措施。

4.3.1 設(shè)計(jì)措施

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，等效溫差作用下的溫度內(nèi)力應(yīng)參與荷載效應(yīng)組合。樓層梁、板采用考慮溫度作用效應(yīng)組合的內(nèi)力，按偏拉構(gòu)件計(jì)算配筋和驗(yàn)算裂縫寬度，并與無溫度作用效應(yīng)組合計(jì)算的配筋對比，取二者中的較大值；框架柱設(shè)計(jì)時(shí)相應(yīng)考慮溫度作用效應(yīng)的約束內(nèi)力參與組合和配筋。

如表2所示，2層樓板根據(jù)溫度應(yīng)力配置普通鋼筋，在環(huán)向梁板內(nèi)設(shè)計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼筋。3層和4層樓蓋內(nèi)溫度應(yīng)力值除局部應(yīng)力集中區(qū)域外均小于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=2.2MPa，采取梁板內(nèi)增加普通鋼筋，環(huán)向梁板內(nèi)設(shè)構(gòu)造預(yù)應(yīng)力鋼筋的措施。

樓板溫度應(yīng)力配筋 表2

按40～60m間距設(shè)置施工后澆帶，并盡可能推遲后澆帶的封閉時(shí)間至3～6個(gè)月，以減小混凝土的收縮變形。采用具有低水化熱、低收縮應(yīng)變、低彈模、高極限拉伸率、高抗拉強(qiáng)度、合適抗壓強(qiáng)度和徐變特性等特點(diǎn)的高性能補(bǔ)償收縮混凝土。高性能補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)滿足以下要求：水中14d的限制膨脹率不應(yīng)小于0.015%，且不大于0.020%，水中養(yǎng)護(hù)14d或空氣中養(yǎng)護(hù)28d的限制干縮率應(yīng)不大于0.02%；抗裂劑中堿含量應(yīng)不大于0.5%，最大摻量應(yīng)根據(jù)限制膨脹率的要求控制，不應(yīng)大于12%，且不應(yīng)小于6%；單位膠凝材料用量不宜小于300kg/m3。

4.3.2 施工措施

混凝土配合比應(yīng)經(jīng)過試配后試驗(yàn)確定，并應(yīng)滿足設(shè)計(jì)對高性能補(bǔ)償收縮混凝土性能要求。為減小混凝土的收縮變形，要求施工單位制定混凝土養(yǎng)護(hù)保濕、控溫的具體措施，并監(jiān)測溫度，確?；炷翝仓w里表溫差不大于25℃，表面與大氣溫差不大于20℃?；炷潦┕ず鬂矌У暮蠑n溫度為10～20℃，盡可能低溫合攏。

5 型鋼混凝土巨柱分析與設(shè)計(jì)

型鋼混凝土巨柱截面尺寸1.0mm×2.0m，內(nèi)置多肢型鋼，巨柱截面尺寸和配筋如圖10所示。

圖10 型鋼混凝土巨柱截面尺寸及配筋

鋼混凝土巨柱考慮材料非線性，內(nèi)置型鋼材質(zhì)為Q355B，彈性模量為206 000N/mm2，泊松比為0.3；內(nèi)置型鋼采用三折線本構(gòu)模型，屈服強(qiáng)度為355MPa，抗拉強(qiáng)度為448MPa。柱內(nèi)鋼筋均采用HRB400，屈服強(qiáng)度為400MPa，抗拉強(qiáng)度為480MPa。設(shè)定鋼材的強(qiáng)屈比為1.2，極限應(yīng)變?yōu)?.025；混凝土強(qiáng)度等級為C50，彈性模量為34 500N/mm2，泊松比為0.2，混凝土材料軸心抗壓和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)表4.1.3取值，采用Mkin五節(jié)點(diǎn)本構(gòu)模型。

梁柱混凝土均采用Solid45單元，鋼筋采用Link8單元，型鋼采用Solid65單元。型鋼混凝土巨柱邊界約束條件為：下端固接，上端懸臂；型鋼和鋼筋與混凝土之間采用嵌入約束。ANSYS模型和加載示意如圖11所示。

圖11 計(jì)算模型和加載示意圖

圖12 型鋼混凝土巨柱各部分von Misses應(yīng)力云圖/MPa

首先采用MIDAS Gen軟件分析型鋼混凝土巨柱大震彈性作用下最不利設(shè)計(jì)內(nèi)力組合，然后采用ANSYS對型鋼混凝土巨柱進(jìn)行有限元分析。最不利設(shè)計(jì)內(nèi)力和分析結(jié)果如表3所示。

由表3分析結(jié)果可以看出，Mmax工況組合為型鋼混凝土巨柱的內(nèi)力控制組合，該工況組合下型鋼混凝土巨柱各部分應(yīng)力水平較高，但型鋼混凝土巨柱各組成部分應(yīng)力仍均處于彈性狀態(tài)，滿足大震抗剪彈性、抗彎不屈服的性能要求。Mmax工況組合下型鋼混凝土巨柱各部分的von Misses應(yīng)力云圖如圖12所示。

型鋼混凝土巨柱最不利設(shè)計(jì)內(nèi)力和分析結(jié)果 表3

6 預(yù)制清水混凝土看臺板設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土看臺施工復(fù)雜、支模成本高、效率低、結(jié)構(gòu)質(zhì)量難以保證，為實(shí)現(xiàn)“外觀優(yōu)美索膜屋蓋，內(nèi)觀清水看臺板”的建筑效果，同時(shí)減小了結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力，本工程采用預(yù)制清水混凝土看臺板與結(jié)構(gòu)梁通過銷栓連接的設(shè)計(jì)方案。

6.1 總體設(shè)計(jì)

體育場內(nèi)部共有36 000個(gè)固定座位，看臺分為上、下兩層共47排，清水混凝土預(yù)制構(gòu)件包括看臺板、踏步板和欄板，其中看臺板3 694塊，踏步1 728塊，欄板268塊。清水混凝土預(yù)制看臺板的截面類型主要有L形、T形、U形和平板形，看臺板長度一般為6～8m。

上、下層看臺結(jié)構(gòu)各部分相對獨(dú)立，看臺板平面分塊長度方向以相鄰軸線之間的距離為基準(zhǔn)，寬度和高度按臺階尺寸設(shè)定。由于體育場半徑較大，看臺板塊相對較小，弧長和弦長非常接近，為使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制作標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)看臺板采用以直代曲的折線形布置，這可以滿足建筑效果要求，看臺局部平面和剖面如圖13所示。按照視線設(shè)計(jì)要求，下層看臺板肋梁高度較小，若采用兩端簡支的L形看臺板，則肋梁無法滿足結(jié)構(gòu)承載力和變形要求；故采用變截面下翻肋梁T形看臺板，跨中肋梁高度增加，支座處肋梁高度同L形。采用變截面下翻肋梁T形看臺板既不影響看臺使用和觀感，又能滿足結(jié)構(gòu)承載力和變形的要求。首排和貓洞出入口處采用U形看臺板，將欄板與臺階一體化生產(chǎn)制作，欄板部分下翻擋住前端主體環(huán)梁。

圖13 看臺局部平面和剖面圖

6.2 連接設(shè)計(jì)

L形和T形看臺板受力模式為板上荷載傳遞到本層和相鄰下層肋梁上，肋梁將荷載傳遞到主體結(jié)構(gòu)梁上，肋梁為單跨簡支受彎構(gòu)件。主體結(jié)構(gòu)梁上設(shè)橡膠墊塊支座和銷孔，看臺板兩端設(shè)銷孔。上下相鄰看臺板長度方向按照間距不大于1.20m均勻布置橡膠墊板。

U形看臺板由于欄板頂部的欄桿需要承受水平力，主體結(jié)構(gòu)梁內(nèi)側(cè)設(shè)預(yù)埋件，看臺板安裝時(shí)通過角鋼與預(yù)埋件可靠連接來抵抗傾覆力矩。為保證看臺下建筑凈高，U形看臺板下不設(shè)上返梁，而是通過主體結(jié)構(gòu)設(shè)環(huán)向梁板支撐看臺板，因此U形看臺板肋梁為多跨連續(xù)受彎構(gòu)件。肋梁與主體結(jié)構(gòu)之間按間距不大于1.50m均勻布置橡膠墊板。

平板形看臺受力模式為荷載沿板短跨方向傳遞到主體結(jié)構(gòu)挑板和下層看臺板肋梁上，在主體結(jié)構(gòu)挑板上設(shè)置橡膠墊塊支座和銷孔，在下層看臺板肋梁上沿長度方向按間距不大于1.20m均勻布置橡膠墊板。

綜上，通過橡膠墊塊和墊板傳遞豎向力，通過銷栓連接抵抗水平力，從而滿足看臺板在水平力作用下的抗剪承載力要求。

6.3 性能檢驗(yàn)

預(yù)制看臺板活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5kN/m2，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1。預(yù)制看臺板混凝土強(qiáng)度等級為C40，采用HRB400鋼筋，預(yù)制看臺板梁保護(hù)層厚度35mm。預(yù)制看臺板按單跨簡支梁計(jì)算，正常使用極限狀態(tài)下，其最大裂縫寬度不超過0.15mm，撓度不超過1/300。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50204—2015)要求，對預(yù)制看臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)。檢驗(yàn)荷載按設(shè)計(jì)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的1.4倍即500kg/m2取值。采用100kg/m2的均布荷載，分五級加載，每級加載持續(xù)時(shí)間10min，讀測位移百分表的數(shù)值及觀察U形板連接角鋼的情況[6]。

在逐級加載過程中，各百分表位移基本呈直線變化，卸載后位移均有一定的恢復(fù)，說明結(jié)構(gòu)體系的變形在檢驗(yàn)荷載內(nèi)屬彈性變形。U形板在加載過程中未出現(xiàn)裂縫，連接角鋼也未發(fā)現(xiàn)異常。表明預(yù)制看臺板強(qiáng)度、剛度和抗裂能力強(qiáng)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)論

(1)采用MIDAS Gen分析了環(huán)形超長混凝土看臺溫度應(yīng)力，環(huán)向應(yīng)力自外環(huán)向內(nèi)環(huán)逐漸增加，但應(yīng)力值遠(yuǎn)小于環(huán)向長度相同的矩形結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上按照抗-放相結(jié)合的原則，采取補(bǔ)償混凝土、后澆帶和預(yù)應(yīng)力鋼筋措施來控制樓板裂縫。

(2)采用ANSYS對型鋼混凝土巨柱進(jìn)行有限元分析，結(jié)果表明，型鋼混凝土巨柱滿足罕遇地震作用下抗剪彈性、抗彎不屈服的性能目標(biāo)，并具有一定的安全儲備。

(3)對預(yù)制清水混凝土看臺板的設(shè)計(jì)難點(diǎn)和解決方法進(jìn)行了總結(jié)，采用預(yù)制清水混凝土看臺板實(shí)現(xiàn)了“外觀優(yōu)美索膜屋蓋，內(nèi)觀清水看臺板”的建筑效果和良好的經(jīng)濟(jì)性。

致謝：感謝全國工程勘察設(shè)計(jì)大師王亞勇和范重等專家在超限審查過程中對本項(xiàng)目提出的寶貴意見和悉心指導(dǎo)。