廖旭釗，勞智源，羅赤宇，譚 和，王俊杰，李?lèi)鹌?，?lài)?guó)櫫?，石開(kāi)榮

(1 廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 廣州 510010；2 華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院， 廣州 510641)

1 工程概況

南海區(qū)體育中心位于廣東省佛山市南海區(qū)博愛(ài)中路南側(cè)，項(xiàng)目由體育場(chǎng)、體育館、游泳館和全民健身綜合館、體校及其配套組成，總建筑面積36.1萬(wàn)m2(圖1)。體育場(chǎng)、游泳館座位數(shù)分別為2萬(wàn)座、600座。項(xiàng)目超限部分為體育場(chǎng)和游泳館。

本工程主體結(jié)構(gòu)主要由體育場(chǎng)看臺(tái)、游泳館及罩棚組成，建筑面積4.87萬(wàn)m2(圖2)。罩棚平面近似魚(yú)鉤狀(圖3)，東西向?qū)?20m，南北向?qū)?75m；檐口高度為24.45～37.26m。下部體育場(chǎng)混凝土看臺(tái)、游泳館東西向?qū)?30m、南北向?qū)?55m，屬于平面不規(guī)則的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。體育場(chǎng)混凝土看臺(tái)共四層，層高分別為6、4.8、3.5、7.6m。游泳館混凝土結(jié)構(gòu)共三層，層高均為4.5m。鋼結(jié)構(gòu)屋蓋支承于混凝土結(jié)構(gòu)上。

主看臺(tái)兩側(cè)各設(shè)一道結(jié)構(gòu)縫，從北往南依次分成游泳館段、主看臺(tái)段、南看臺(tái)段(圖3)。為利用弧形屋蓋的空間效應(yīng)和滿(mǎn)足建筑美觀要求，罩棚不分縫，以V形柱、三叉柱支承于下部結(jié)構(gòu)上。

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)?？拐鹪O(shè)防烈度為7度(0.10g),設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。由于罩棚不分縫，屋蓋結(jié)構(gòu)區(qū)段下方的座位容量達(dá)2.06萬(wàn)座，根據(jù)《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 31—2003)[1]規(guī)模分級(jí)及《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50223—2008[2]的規(guī)定，本工程屬于中型體育場(chǎng)，且結(jié)構(gòu)區(qū)段的座位容量超過(guò)5 000座，其抗震設(shè)防類(lèi)別確定為重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)，抗震措施提高一度按8度考慮。

體育場(chǎng)看臺(tái)及游泳館采用了設(shè)少量剪力墻的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，框架、剪力墻的抗震等級(jí)分別為二級(jí)、一級(jí)；罩棚屋蓋采用交叉平面鋼桁架結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為三級(jí)；地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)；建筑防火分類(lèi)為一類(lèi)，耐火等級(jí)為一級(jí)。

2 結(jié)構(gòu)體系

2.1 體育場(chǎng)罩棚結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)

體育場(chǎng)罩棚平面近似魚(yú)鉤狀，展開(kāi)長(zhǎng)度約為540m，寬18～60m，平均長(zhǎng)寬比約為14。為保證罩棚結(jié)構(gòu)的整體剛度，采用了交叉桁架的結(jié)構(gòu)形式，交叉桁架采用鋼管平面桁架。交叉桁架體系可構(gòu)成三角形網(wǎng)格，既可保證其平面內(nèi)剛度，更有利于保證雙曲屋面造型的順滑度(圖4)。罩棚結(jié)構(gòu)的最大懸挑長(zhǎng)度為30m，徑向最大跨度39m，桁架高度為3.5～1.0m。V形柱的支座間距約為40m，三叉柱的支座間距約為18m。本工程懸挑、跨越的問(wèn)題均較常規(guī)，設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要在于結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)。

2.2 體育場(chǎng)罩棚整體抗側(cè)力體系

體育場(chǎng)罩棚平面復(fù)雜造型獨(dú)特，大開(kāi)口不封閉，各剖面如圖5所示(剖切位置見(jiàn)圖6，箭頭指向?yàn)楹奢d傳力路徑)，主看臺(tái)段盡管內(nèi)、外兩圈支承柱構(gòu)成雙支點(diǎn)(圖5中B-B剖面)，似乎可以抵抗豎向力和水平力，實(shí)際上在水平力作用下，屋蓋跟隨內(nèi)圈三叉柱繞其下支座轉(zhuǎn)動(dòng)，而外圈V形柱與三叉柱形心線(xiàn)基本平行，不能提供屋蓋轉(zhuǎn)動(dòng)切線(xiàn)方向的有效水平約束，在水平力和不平衡豎向力作用下，屋蓋均會(huì)發(fā)生明顯的翻轉(zhuǎn)(取兩個(gè)開(kāi)間建模計(jì)算，在恒載+活載+風(fēng)荷載作用下，場(chǎng)內(nèi)側(cè)懸臂端撓度和水平位移分別達(dá)0.51、0.15m，撓跨比和層間位移角

分別為1/64、1/80)。另一方面，東、南看臺(tái)段為27m高的三叉獨(dú)立柱，且屋蓋偏置，向場(chǎng)內(nèi)懸挑達(dá)26m(圖5中A-A剖面)。在特殊造型屋蓋結(jié)構(gòu)高聳、平面超長(zhǎng)的情況下，常規(guī)設(shè)計(jì)一般會(huì)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的剪力墻、懸臂柱等落地抗側(cè)力構(gòu)件，但同時(shí)這些抗側(cè)力構(gòu)件以承受彎矩為主，結(jié)構(gòu)效率不夠且建筑效果不佳，并容易陷入約束越強(qiáng)、溫度應(yīng)力越大的矛盾之中。本工程成功地利用弧形平面的造型，采用鉸接的軸力構(gòu)件，構(gòu)造了高效的空間抗側(cè)力體系，具體措施如下:

(1)內(nèi)圈主要為三叉柱，下支座為鉸接，可承受各向水平力，是罩棚結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件。外圈主要為V形柱，上下節(jié)點(diǎn)為鉸接，兩根一組組成V形柱則可以抵抗V形柱平面方向的水平力，沿馬蹄形弧形布置之后，在剛性罩棚屋蓋的協(xié)同作用下，形成空間抗側(cè)力體系，無(wú)論受到哪個(gè)方向的水平力作用，都有大致平行于該水平力方向的部分V形柱參與抵抗(圖6)。

(2)體育場(chǎng)主看臺(tái)段中部、東看臺(tái)段、游泳館段的部分三叉柱下支座錯(cuò)位，布置如圖7所示，分別構(gòu)成5個(gè)剛片：①②③、①③④、③④⑤、③⑤②、①②⑤④，組成靜定的子結(jié)構(gòu)(五面體)，產(chǎn)生空間效應(yīng)，可以有效抵抗徑向及環(huán)向水平力。

(3)在罩棚彎弧狹長(zhǎng)平面端部，東看臺(tái)段端部設(shè)置“翼柱”(圖2、圖7、圖8)，由9根鋼管組成3個(gè)三角形剛片，向心布置，再將剛片內(nèi)角點(diǎn)連接在一起，形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，其橫斷面為Y字形，作用類(lèi)似腹板，各向均具有較強(qiáng)的抗剪能力。

2.3 看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)

體育場(chǎng)看臺(tái)和游泳館采用現(xiàn)澆混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，如圖9所示。體育場(chǎng)看臺(tái)在首層到二層、三到五層間均有斜板，這幾個(gè)樓層各向的水平剛度都很大，而二層到三層間沒(méi)有斜板，存在剛度突變，形成薄弱層，為改善結(jié)構(gòu)的抗震性能，于首層與二層內(nèi)側(cè)的徑向和環(huán)向適度布置了剪力墻(圖9)，與看臺(tái)斜板聯(lián)結(jié)形成整體延續(xù)到基礎(chǔ)面，以提高水平及豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)整體的抗震能力。

3 荷載與地震作用

3.1 樓面荷載、風(fēng)荷載及地震作用

樓面荷載(附加恒載與活載)按規(guī)范與實(shí)際做法取值。風(fēng)荷載及參數(shù)取值綜合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)[3]、廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(DBJ 15-101—2014)[4]及風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定。根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)單位的分析，大部分風(fēng)向角的地面粗糙度類(lèi)別為C類(lèi)，有個(gè)別風(fēng)向角為B類(lèi)，因此，按規(guī)范驗(yàn)算時(shí)偏安全地取為B類(lèi)，而風(fēng)洞試驗(yàn)則考慮遠(yuǎn)期發(fā)展按C類(lèi)進(jìn)行[1-2]。模型比例為1∶200，模擬了周邊環(huán)境的影響，并做了風(fēng)振響應(yīng)分析，得出等效靜力荷載。按照試驗(yàn)單位推薦的數(shù)個(gè)最不利風(fēng)向角，補(bǔ)充了抗風(fēng)復(fù)核驗(yàn)算，對(duì)金屬屋面的高風(fēng)壓區(qū)及風(fēng)敏感區(qū)，同時(shí)按廣東省《強(qiáng)風(fēng)易發(fā)多發(fā)地區(qū)金屬屋面技術(shù)規(guī)程》(DBJT 15-148—2018)[5]進(jìn)行對(duì)比分析。地震作用計(jì)算的參數(shù)取值以《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2010)[6](簡(jiǎn)稱(chēng)《抗規(guī)》)為依據(jù)。

3.2 溫度作用

罩棚不設(shè)縫，長(zhǎng)達(dá)375m；混凝土看臺(tái)總長(zhǎng)355m，設(shè)了兩道縫后，主看臺(tái)段長(zhǎng)220m，仍屬于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)?？紤]屋面平面彎曲、高懸，不能起到完全的遮陽(yáng)作用，大部分混凝土看臺(tái)、V形柱和三叉柱等不同程度地受太陽(yáng)輻射作用，形成復(fù)雜的溫度場(chǎng)，需充分考慮溫度作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響[7]。因此，本工程除考慮均勻溫度作用、混凝土收縮作用外，同時(shí)參照廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(DBJ 15-101—2014)[4]進(jìn)行日照分析，得出太陽(yáng)輻射下的溫度荷載(圖10)。

4 結(jié)構(gòu)的超限情況

根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專(zhuān)項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》(建質(zhì)〔2015〕67號(hào))[8]、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 3—2010)[9](簡(jiǎn)稱(chēng)《高規(guī)》)有關(guān)規(guī)定，本工程屋蓋結(jié)構(gòu)單元的長(zhǎng)度375m，大于300m，屬于結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度超限的大跨屋蓋建筑。

5 超限應(yīng)對(duì)措施及分析結(jié)論

5.1 超限應(yīng)對(duì)措施

混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)按照《高規(guī)》第3.11節(jié)執(zhí)行，鋼結(jié)構(gòu)按《抗規(guī)》附錄M執(zhí)行。本工程為7度區(qū)的乙類(lèi)建筑，屬于屋蓋結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度超限的大跨屋蓋建筑，設(shè)定其抗震性能目標(biāo)為C。

在滿(mǎn)足《抗規(guī)》要求的前提下，混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件依據(jù)《高規(guī)》第3.11條所列各水準(zhǔn)的驗(yàn)算公式計(jì)算；具體構(gòu)件抗震性能目標(biāo)見(jiàn)表1、表2。鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算時(shí)按《抗規(guī)》第10.2.13條進(jìn)行內(nèi)力放大。

對(duì)于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在滿(mǎn)足《抗規(guī)》第10.2.13條的前提下，進(jìn)行小震、中震彈性和大震不屈服設(shè)計(jì)。

5.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析

5.2.1 鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及變形驗(yàn)算

表1 混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能目標(biāo)

表2 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能目標(biāo)

通過(guò)非地震組合和地震組合工況下的桿件應(yīng)力比計(jì)算結(jié)果可以看出:支承柱及罩棚屋蓋的強(qiáng)度均由非地震工況組合控制，其中支承柱及與其相連鋼桁架桿件的最大應(yīng)力比為0.6，屋蓋桁架其他桿件最大應(yīng)力比為0.91；游泳館鋼結(jié)構(gòu)桁架強(qiáng)度由大震工況組合控制，最大應(yīng)力比為0.95；均滿(mǎn)足表2中的抗震性能目標(biāo)要求。

5.2.2 鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定分析

參考《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 7—2010)[10]有關(guān)條文，分別對(duì)重力荷載和風(fēng)荷載下的罩棚整體穩(wěn)定進(jìn)行分析，考慮幾何非線(xiàn)性及初始缺陷，按重力荷載、風(fēng)荷載下的低階屈曲模態(tài)分布，穩(wěn)定安全系數(shù)k分別為9和8，均滿(mǎn)足《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 7—2010)要求。分析結(jié)果顯示，主要是支承柱及局部桁架弦桿屈曲，罩棚整體并沒(méi)有出現(xiàn)大范圍的失穩(wěn)。

5.2.3 鋼結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌分析

抗連續(xù)倒塌分析是動(dòng)態(tài)的強(qiáng)非線(xiàn)性計(jì)算問(wèn)題，根據(jù)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 99—2015)[11]第3.9條，采用拆除構(gòu)件的靜力驗(yàn)算方法在本項(xiàng)目中不一定能反映連續(xù)倒塌的真實(shí)情況。因此在規(guī)范靜力驗(yàn)算法的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充非線(xiàn)性時(shí)程分析進(jìn)行倒塌全過(guò)程模擬，逐一拆除編號(hào)1～22的構(gòu)件，分組拆除編號(hào)1～3、4～6、7～9、11～12、21～22的三叉柱(圖11)。分析結(jié)果表明，屋蓋均處于相對(duì)穩(wěn)定及安全的狀態(tài)(最大應(yīng)力比0.84，最大變形198mm)，說(shuō)明即使屋蓋所有柱腳均為鉸接，結(jié)構(gòu)整體仍具有較強(qiáng)的抗連續(xù)倒塌性能。

5.2.4 整體結(jié)構(gòu)大震彈塑性時(shí)程分析

本工程結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度大于300m，屬超限大跨空間結(jié)構(gòu)，按《抗規(guī)》的要求，應(yīng)作考慮行波效應(yīng)的多點(diǎn)地震輸入的分析比較，因此需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震下的彈塑性時(shí)程分析，一致激勵(lì)分析采用SAUSAGE軟件，一致激勵(lì)和多點(diǎn)激勵(lì)對(duì)比分析采用ABAQUS軟件。

一頓飯吃下來(lái)，沒(méi)什么值得一提的，倒是吃了飯后，戴主任一個(gè)一個(gè)地找人談話(huà)，易非最后進(jìn)去的，進(jìn)去之后，他看到戴主任的臉色有些特別，他請(qǐng)易非坐下來(lái)之后，就直接說(shuō)：

計(jì)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)0°、90°主方向最大層間位移角平均值分別為1/182、1/252，均小于限值1/125，其他方向結(jié)果相近，滿(mǎn)足《高規(guī)》規(guī)定。各組地震波作用下構(gòu)件的損傷順序比較接近，框架梁首先進(jìn)入屈服，隨后是剪力墻和框架柱，從而形成了二道防線(xiàn)。罕遇地震作用下，框架梁大部分輕微至中度損傷，連梁中度至重度損傷，底層框架柱輕微至中度損傷，體現(xiàn)了“強(qiáng)柱弱梁”和“將塑性鉸控制在結(jié)構(gòu)底部”的抗震概念(表3、4)。

通過(guò)設(shè)置多點(diǎn)激勵(lì)加速度時(shí)程來(lái)考慮行波效應(yīng)，將多點(diǎn)激勵(lì)計(jì)算結(jié)果與一致激勵(lì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到構(gòu)件的超載系數(shù)。框架柱的超載系數(shù)大部分為1～2，下部鋼筋混凝土構(gòu)件普遍是多點(diǎn)激勵(lì)下內(nèi)力大于一致激勵(lì)下的，上部鋼構(gòu)件則相反，除在分縫處和東看臺(tái)段的局部鋼支撐柱軸力超載系數(shù)大于1外，大部分鋼支撐柱在多點(diǎn)激勵(lì)下的軸力均小于一致激勵(lì)下的。由于東看臺(tái)段下部沒(méi)有混凝土結(jié)構(gòu)作為行波效應(yīng)傳遞的緩沖，因此行波效應(yīng)在該段的體現(xiàn)更明顯。

表3 混凝土構(gòu)件損壞情況匯總

表4 鋼構(gòu)件損壞情況匯總

6 關(guān)鍵或特殊結(jié)構(gòu)、構(gòu)件設(shè)計(jì)

6.1 超長(zhǎng)罩棚釋放溫度效應(yīng)的措施

超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)通常采用分縫來(lái)降低溫度應(yīng)力，但分縫會(huì)使結(jié)構(gòu)整體性下降。如前所述，體育場(chǎng)看臺(tái)之上的鋼結(jié)構(gòu)由弧形布置的內(nèi)圈三叉柱、外圈V形柱及剛性屋蓋組成，整體不分縫的屋蓋具有很好的空間抗側(cè)能力。為了解決抵抗水平力需要強(qiáng)約束、消減溫度效應(yīng)需要釋放約束的矛盾，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取了以下措施(圖12):

(1)在溫度作用下，V形柱、三叉柱相當(dāng)于“搖擺柱”，可朝徑向(場(chǎng)內(nèi)外方向)自由擺動(dòng)，使得屋蓋C形區(qū)段可以相對(duì)自由地漲大、縮小，而在各向水平力作用下，都有平行于該水平力方向布置的部分支承柱參與抵抗，對(duì)解決前述矛盾起了主要作用。

(2)V形柱上下節(jié)點(diǎn)采用向心關(guān)節(jié)軸承、三叉柱下支座采用球鉸支座，均為理想的鉸接連接，同時(shí)利用高聳支承柱的微轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了溫差形變產(chǎn)生約束彎矩。屋蓋升溫最大水平變形約為60mm，支承柱的轉(zhuǎn)角微小，不到0.2°，完全不影響結(jié)構(gòu)其他各項(xiàng)性能。

(3)翼柱作用類(lèi)似腹板，可抗各向剪力，但不能抗扭，既提高了東看臺(tái)段抗側(cè)能力，又不會(huì)對(duì)屋蓋端部在溫度作用下的平面內(nèi)扭轉(zhuǎn)形變?cè)斐蛇^(guò)多約束(圖7)。

(4)屋蓋為“劍脊?fàn)睢钡臄嗝妫徊骅旒芨叨扔晌菁固幍?.5～2.2m漸變至檐口處的1.0m，邊緣處的面外剛度減弱到屋脊處的1/12～1/5。外圈V形柱為間斷式布置，隔一布一，誘導(dǎo)弱化了面外剛度的屋蓋邊緣產(chǎn)生波浪式的面外變形，以釋放結(jié)構(gòu)溫差形變(圖12)。

(5)取消主看臺(tái)段兩側(cè)、游泳館側(cè)的個(gè)別內(nèi)圈三叉柱，支承柱的約束得到局部釋放，以消減罩棚屋脊處的溫度效應(yīng)。

為了驗(yàn)證上述措施的有效性，對(duì)比了連續(xù)的和設(shè)了兩道縫的屋蓋在相同溫度作用下的構(gòu)件應(yīng)力，90%以上構(gòu)件的溫度應(yīng)力比差值均小于0.1，且兩種做法的構(gòu)件溫度應(yīng)力差別很小。

6.2 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

由于罩棚平面不規(guī)則且超長(zhǎng)，在荷載作用下，支承柱的變形也是不規(guī)則的，尤其是溫度作用下，屋蓋均呈現(xiàn)復(fù)雜的面外變形，因此，支撐柱兩端鉸接點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及轉(zhuǎn)角極不規(guī)律，需要采用關(guān)節(jié)軸承(圖13)、球鉸支座(圖14)來(lái)滿(mǎn)足萬(wàn)向轉(zhuǎn)動(dòng)的性能要求。本工程的抗震球鉸支座須滿(mǎn)足抗壓11 000kN、抗拔7 000kN、抗剪5 300kN的承載力需求，而國(guó)標(biāo)球鉸支座成品的抗剪、抗拔承載力分別是抗壓的10%、25%，如果按抗拔力去選用更大規(guī)格的支座，則會(huì)造成浪費(fèi)，且尺寸過(guò)大，影響美觀。成品支座抗拔工況下，其鑄鋼組件間均為鋼與鋼接觸，摩擦系數(shù)大，轉(zhuǎn)動(dòng)約束力矩也大，不能實(shí)現(xiàn)理想的鉸接。此外，成品支座受壓、拔、剪時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心均不共心，甚至上下顛倒，不能實(shí)現(xiàn)順滑的轉(zhuǎn)動(dòng)，且會(huì)導(dǎo)致相關(guān)桿件產(chǎn)生附加彎矩。

為此本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了大抗拔力、大抗剪力、低約束力矩的萬(wàn)向球鉸支座，且壓、拔、剪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)基本共心，約束力矩僅為國(guó)標(biāo)成品的10%。運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)關(guān)節(jié)軸承、球鉸支座均進(jìn)行了多體接觸分析，結(jié)果如圖15、圖16所示，可以看出，僅在應(yīng)力集中處的極小范圍超出強(qiáng)度限值，整體滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。通過(guò)足尺的荷載試驗(yàn)，成功驗(yàn)證了其壓剪、拉剪的承載力及約束力矩滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)論

本工程罩棚鋼結(jié)構(gòu)屬于特殊造型的超長(zhǎng)大跨度空間結(jié)構(gòu)，除了常規(guī)的大跨度跨越、懸挑問(wèn)題，還須解決結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)、超限帶來(lái)的各種難題：

(1)對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的不規(guī)則屋面，采用交叉鋼桁架結(jié)構(gòu)可以有效保證屋蓋整體的平面內(nèi)剛度。

(2)順著半圍合平面造型布置的搖擺柱(鉸接V形柱、三叉柱)，在剛性屋蓋的協(xié)同作用下，形成有效的空間抗側(cè)力體系可解決抵抗水平力需要強(qiáng)約束、消減溫度效應(yīng)需要釋放約束的矛盾，且具有較強(qiáng)的抗連續(xù)倒塌性能。

(3)“錯(cuò)位柱”利用空間效應(yīng)，可承受各向水平力，并能實(shí)現(xiàn)單排柱的視覺(jué)效果；“翼柱”具有較強(qiáng)的抗側(cè)能力，又不會(huì)造成多余的扭轉(zhuǎn)約束。

(4)利用鋼柱自身高度實(shí)現(xiàn)微轉(zhuǎn)動(dòng)、間斷式布置V形柱結(jié)合“劍脊?fàn)睢睌嗝娴奈萆w，來(lái)主動(dòng)誘導(dǎo)面外變形，均可有效釋放不規(guī)則結(jié)構(gòu)的溫差形變。

(5)超長(zhǎng)超限的大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)分析抗風(fēng)、抗震、整體穩(wěn)定、抗連續(xù)倒塌、節(jié)點(diǎn)受力等問(wèn)題。應(yīng)通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)確定風(fēng)荷載的取值；應(yīng)通過(guò)日照模擬分析確定溫度場(chǎng)；有必要進(jìn)行多點(diǎn)激勵(lì)的彈塑性時(shí)程分析。