琴臺美術(shù)館結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計

何小輝，王 新，溫四清，陳 濤，黃 珵，杜 康

(1 中信建筑設(shè)計研究總院有限公司， 武漢 430014；2 武漢地產(chǎn)開發(fā)投資集團有限公司， 武漢 430022)

0 引言

隨著工程技術(shù)的進步和人們對建筑品質(zhì)要求的提升，近年來自由曲面混凝土殼體在實際工程中得到應(yīng)用，典型工程案例有：豐島美術(shù)館、勞力士學(xué)習(xí)中心和山西大同大劇院[1-2]。自由曲面混凝土殼體通常不能由顯函數(shù)直接表達，其施工相比于規(guī)則曲面殼體而言難度更大，模板重復(fù)利用率更低。琴臺美術(shù)館屋蓋采用了自由曲面混凝土殼體，首次塑造了仿山地地形建筑物，階梯造型且布設(shè)游覽棧道，承受較大的附加恒載和活載；首次同時采用密肋梁板和實心板2種結(jié)構(gòu)形式，既存在高效利用混凝土抗壓強度的曲面穹頂，也存在以受彎為主的單柱支撐的大懸挑板。

本文首先介紹了琴臺美術(shù)館的結(jié)構(gòu)布置和特點，接著介紹了整體結(jié)構(gòu)的動力特性和屋蓋受力變形性能，最后重點介紹了中央穹頂和支撐屋蓋的細長鋼骨圓柱的受力性能和設(shè)計2個方面的內(nèi)容。

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)體系

琴臺美術(shù)館(圖1)坐落于武漢市漢陽月湖湖畔。美術(shù)館地下1層，地上2層，局部設(shè)置夾層，建筑高度約23.55m。下部結(jié)構(gòu)采用板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，屋蓋采用自由曲面鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)，嵌固端位于地下室底板，整體結(jié)構(gòu)不設(shè)變形縫。

圖1 琴臺美術(shù)館效果圖

圖2為一、二層結(jié)構(gòu)平面圖，屋蓋平面圖詳見第3節(jié)。一層結(jié)構(gòu)平面尺寸為137.0m×157.2m，柱網(wǎng)尺寸為8.4m×8.4m，北部區(qū)域采用梁板體系，南部的展廳區(qū)域采用無梁樓蓋體系，最南側(cè)為一層通高。一層未注明板厚為160mm(室內(nèi))或250mm(室外)，無梁樓蓋區(qū)域的板厚為400～500mm，為滿足大型展覽的重載區(qū)域。北側(cè)區(qū)域存在多處梁托墻轉(zhuǎn)換。

圖2 主要結(jié)構(gòu)平面圖

二層樓面的大部分區(qū)域均為無梁樓蓋，板厚為400mm，考慮板底預(yù)留燈槽，其中北側(cè)為板柱體系，柱距為16.8m，南側(cè)則為板墻體系，墻間距為8.4～12.6m，且不同區(qū)域存在跨度為5.0～10.5m的大懸挑。無梁樓蓋區(qū)域均設(shè)置暗梁，且在滿足建筑要求的前提下，盡量設(shè)置邊梁和框架梁，梁底與板底平齊。鑒于二層樓面開洞較大，所有樓板厚度均不小于150mm。板柱體系的柱截面為φ500～φ600的鋼骨圓柱，柱支撐部位設(shè)置了上翻柱帽，兼顧結(jié)構(gòu)受力要求和建筑美學(xué)效果要求。板墻體系的支撐墻厚度為200～400mm。

為滿足設(shè)備管線的隱蔽穿行以實現(xiàn)預(yù)期的建筑效果，設(shè)計采用了空腔雙墻結(jié)構(gòu)方案?？涨浑p墻的單片墻厚為200mm，空腔凈尺寸為400～600mm；沿墻長方向間距不大于4.2m設(shè)置暗柱或端柱拉結(jié)雙墻，截面寬度為400～600mm，截面高度與空腔雙墻外邊緣平齊?？涨浑p墻的最大無支撐高度接近19.0m?？涨浑p墻既滿足了建筑、設(shè)備的需求，也解決了單片薄墻的穩(wěn)定性問題，其構(gòu)造類似格構(gòu)柱，可直接延伸支撐屋面。

1.2 工程特點

工程主要特點如下：1)采用清水混凝土建造，結(jié)構(gòu)表面即為建筑外皮，免裝修，實現(xiàn)土建工程與裝修工程一體化設(shè)計。大部分隔墻均為清水混凝土剪力墻，因而剪力墻數(shù)量較多，長度較長，結(jié)構(gòu)整體剛度較大。2)采取空腔雙墻以方便設(shè)備管線的豎向穿行，采取上翻柱帽和架空木地板以方便設(shè)備管線的水平穿行，所有設(shè)備管線不外露，整個建筑干凈整潔。3)屋蓋整體形態(tài)類似自然山體，為自由曲面鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)，采用密肋梁和實心板2種形式交錯混搭布置。4)存在多處樓蓋錯層或不連續(xù)，樓面標(biāo)高多達12種，造就了多變有趣的空間魔方。5)由于剪力墻數(shù)量眾多，設(shè)備管線與結(jié)構(gòu)交互關(guān)系錯綜復(fù)雜，各專業(yè)的配合工作量和設(shè)計難度遠超常規(guī)工程，只有精心設(shè)計方可避免后期打鑿，以確保清水混凝土的外觀效果和結(jié)構(gòu)安全。

1.3 有限元模型

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年；安全等級為一級，重要性系數(shù)為1.1；抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)防類別為乙類，按7度采取抗震措施；剪力墻和框架的抗震等級均為二級。

抗側(cè)力構(gòu)件以剪力墻為主，按剪力墻承擔(dān)全部地震剪力進行設(shè)計。由于屋蓋為連續(xù)自由曲面屋蓋，其支撐墻頂為弧形，計算簡化為分段梯形斜墻，通過數(shù)字化建模手段(Rhnio+GH)獲取斜墻標(biāo)高和曲面網(wǎng)格，快速建立準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)有限元模型。圖3為整體結(jié)構(gòu)有限元計算模型。柱和梁采用三維梁單元模擬，剪力墻和樓屋面板采用板殼單元模擬，單元網(wǎng)格控制參考文獻[3]，尺寸約0.7～1.0m。屋蓋建?？紤]了密肋梁、托板、柱帽及不同區(qū)域的板厚差異。密肋梁與板殼在交界處共用節(jié)點，其面外轉(zhuǎn)動自由度連續(xù)，彎曲轉(zhuǎn)動變形協(xié)調(diào)。

圖3 結(jié)構(gòu)有限元計算模型

采用YJK和MIDAS Gen進行了彈性設(shè)計配筋，開展了靜力分析、溫度作用分析、彈性時程分析、穩(wěn)定性分析和防倒塌分析。結(jié)果表明：該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計主要由恒活載作用和溫度作用控制，風(fēng)荷載和地震作用均較小。

2 結(jié)構(gòu)動力特性分析

對琴臺美術(shù)館結(jié)構(gòu)的動力特性進行了分析。表1給出了YJK計算所得前10階自振周期和振型。前4階振型均為構(gòu)件局部振動，如懸伸墻或柱的面外振動。圖4為結(jié)構(gòu)整體的平動或扭轉(zhuǎn)主振型，主振型通過振型方向因子、振型質(zhì)量參與系數(shù)和振型模態(tài)三方面綜合分析確定。由圖4可知，結(jié)構(gòu)的3個振型北側(cè)振動均比南側(cè)明顯。這是由于南側(cè)剪力墻數(shù)量較多、直接落地，且高度較小，其抗側(cè)剛度較大，因此結(jié)構(gòu)南側(cè)振動幅度較小。整體結(jié)構(gòu)平動為主的第Ⅰ階振型為第5階，扭轉(zhuǎn)為主的第Ⅰ階振型為第8階，扭轉(zhuǎn)周期比Tt/T1=0.796<0.85，結(jié)構(gòu)具有較好的整體抗扭性能。MIDAS Gen的動力特性分析結(jié)果與YJK的基本一致。當(dāng)取前100階振型時，X，Y向的振型有效質(zhì)量參與系數(shù)可滿足規(guī)范>90%的要求。

整體結(jié)構(gòu)模型前10階振型 表1

3 屋蓋受力性能分析

3.1 屋蓋結(jié)構(gòu)

屋蓋平面尺寸為111.0m×148.8m，采用密肋梁板和實心板2種形式。圖5為屋蓋結(jié)構(gòu)平面圖，最高點23.55m，最低點-1.00m；從南側(cè)接地起坡至中部最高點，再向北下坡至北側(cè)端頭懸挑收邊。屋蓋最大跨度約30m，最大懸挑約10.5m。密肋區(qū)格尺寸為0.7～1.0m，板厚為150mm，肋梁截面尺寸以200×600為主，在墻柱支撐部位的密肋區(qū)格設(shè)置500mm厚托板以緩解內(nèi)力集中，與其相鄰肋梁截面寬加大為300mm或400mm以滿足承載力需求。實心板區(qū)的板厚以600mm為主，與密肋梁同高，有利于密肋梁板與實心板的平穩(wěn)過渡，密肋梁與實心板交界處設(shè)置截面為600×600暗梁。部分區(qū)域?qū)嵭陌搴穸葴p小為300mm或400mm。在支撐墻和柱之間設(shè)置暗梁或框架梁，加強結(jié)構(gòu)整體受力性能；在柱支撐部位設(shè)置了柱帽，減小應(yīng)力集中和板配筋面積，提高抗沖切承載力。屋蓋開設(shè)4個大洞口，洞口周邊設(shè)置截面尺寸為200×1 000的加強邊梁。

圖5 屋蓋結(jié)構(gòu)平面圖

圖6為屋蓋實景圖及計算模型。屋面建筑做法有種植和平鋪卵石2種，為階梯造型，階梯高150mm或300mm。屋面計算荷載：附加恒載10.0kN/m2、活載3.5kN/m2。

圖6 屋蓋實景圖及計算模型

3.2 屋蓋變形分析

表2給出了屋蓋變形幅值。恒載產(chǎn)生的豎向變形最大，溫度作用產(chǎn)生的水平變形與恒載相當(dāng)，地震作用產(chǎn)生的變形較小。在準(zhǔn)永久組合下的較大彈性撓度出現(xiàn)在屋蓋左上角和右上角的懸挑部位，撓度分別為50.3mm和48.6mm，撓跨比分別為1/418和1/387。當(dāng)考慮長期荷載作用影響時，撓度將比彈性計算值增大1.5～2.0倍，為此采取加大懸挑板板面縱筋、板上部布置預(yù)應(yīng)力筋和預(yù)先起拱的措施來滿足撓度控制要求。

屋蓋在各工況下的變形范圍 表2

3.3 屋蓋內(nèi)力分析

對密肋梁在各工況下的內(nèi)力進行了分析。曲面密肋梁同時承受彎矩、剪力和軸力，部分梁的軸力較大，因此需按壓彎或拉彎構(gòu)件進行配筋設(shè)計。由配筋設(shè)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，大部分密肋梁的設(shè)計控制荷載組合為1.35恒載+0.98活載，部分則為溫降作用參與的組合。施工圖設(shè)計時，對配筋承載力比大于0.9的構(gòu)件適當(dāng)加大配筋以提高安全儲備。

對屋面板在各工況下的內(nèi)力進行了分析，提取MIDAS Gen的板單元內(nèi)力，并繪制內(nèi)力分布百分比柱狀圖，見圖7。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)：1)600mm厚實心板在恒載下，約57.6%～60.7%為受壓狀態(tài)，軸拉力在(0,500]范圍的比例達到38.2%～41.9%，最大軸拉力接近1 000kN(僅分布于局部應(yīng)力集中部位)；正彎矩最大值接近360kN·m，負彎矩最大值接近-1 100kN·m，大部分彎矩值分布范圍為-450～200kN·m，比例達96%～98%。2)600mm厚實心板在溫降作用下，軸拉力相對較大，軸拉力在(500,1000]范圍的屋面板比例達到20%～35%；彎矩數(shù)值相對較小，接近99%比例彎矩值范圍為-60～75kN·m。另外，密肋區(qū)的150mm厚屋面板承受的彎矩作用相對較小，軸力相對較大。

內(nèi)力分析結(jié)果表明：1)屋面板受力表現(xiàn)為壓彎或拉彎形式，內(nèi)力以恒載、溫降為主，其余荷載產(chǎn)生的內(nèi)力均較?。?)由于屋蓋不設(shè)縫、連為整體，其溫度作用較大，溫降產(chǎn)生的內(nèi)力以軸力為主，彎矩成分很小；3)屋面板的內(nèi)力控制荷載組合為：1.35恒載+0.98活載、1.2恒載+0.98活載+1.4溫降。

4 中央穹頂性能分析

4.1 穹頂結(jié)構(gòu)

屋蓋中央穹頂?shù)钠矫娉叽鐬?8.9m×29.4m，其周邊支撐為剪力墻，見圖8。穹頂曲面為不規(guī)則的自由曲面，且周邊支撐各不相同。穹頂范圍均采用實心板，中間區(qū)域18.8m×18.9m的板厚為300mm(跨厚比1/97)，經(jīng)由寬度2.5～3.0m的環(huán)形漸變帶，板厚由300mm漸變?yōu)?00mm直至支撐剪力墻。在支撐剪力墻之間和環(huán)形漸變帶下邊緣處均設(shè)置框架梁或暗梁，加強穹頂整體受力性能。與中央穹頂相接的屋蓋，其西側(cè)和南側(cè)采用密肋梁板形式，東側(cè)和北側(cè)則采用實心板形式，均為建筑室內(nèi)空間效果要求。圖9為中央穹頂有限元模型(局部顯示)。

圖8 屋蓋中央穹頂平面布置圖

圖9 屋蓋中央穹頂有限元模型(局部顯示)

4.2 穹頂受力及變形分析

圖10為穹頂曲面板的主內(nèi)力向量云圖。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)：1)由于穹頂曲面不規(guī)則且周邊支承條件不同，導(dǎo)致穹頂受力呈非對稱、不均勻的特點。2)穹頂主軸力以受壓為主，東北角的軸壓力最大為-2 445kN/m，東側(cè)墻支撐部位和西北角存在較大的軸拉力，最大軸拉力為1 596kN/m；穹頂中間區(qū)域的主軸力范圍為-1 159～443kN/m，僅四角局部小范圍存在軸拉力。3)穹頂大范圍的主彎矩較小，較大負彎矩出現(xiàn)在支撐墻部位(最大為-688kN·m/m)，較大正彎矩出現(xiàn)在支撐墻間斷的板跨中部(最大為295kN·m/m)；穹頂中間區(qū)域的主彎矩范圍為-12.7～57.6kN·m/m，幅值較小。由此可見，該穹頂以受壓為主，可以充分利用混凝土抗壓強度；穹頂下邊緣及支座部位采取板厚加大和設(shè)置暗梁及框架梁的措施以符合較大內(nèi)力的需求。

圖10 穹頂曲面板主內(nèi)力向量云圖(基本組合)

圖11給出了穹頂曲面板在準(zhǔn)永久組合下的變形云圖。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)：1)穹頂沿X向和Y向均產(chǎn)生了外推變形，X向變形-1.4～1.6mm，Y向變形-0.6～1.2mm；沿豎向Z向的變形為-0.7～-6mm，最大豎向變形位于東側(cè)支撐墻間斷的板跨中部。當(dāng)考慮混凝土開裂引起的剛度折減影響，將彈性位移增大2倍時，其變形仍可滿足規(guī)范要求。由此可見，中央穹頂具有較大剛度，支撐墻及周邊結(jié)構(gòu)可以提供較強的抗推約束，從而確保穹頂以受壓為主的狀態(tài)抵抗外部作用荷載。

圖11 穹頂曲面板變形云圖(準(zhǔn)永久組合)/mm

對中央穹頂?shù)木€彈性屈曲性能進行了分析。圖12給出了中央穹頂?shù)牡?階屈曲模態(tài)，屈曲荷載系數(shù)λ=135，表現(xiàn)為曲面板局部凹凸變形，且伴隨有下部支撐墻的局部面外彎曲屈曲。較高的屈曲荷載系數(shù)表明穹頂具有較好的剛度和穩(wěn)定性能。結(jié)合建筑階梯屋面做法，每間隔2個階梯設(shè)置1道結(jié)構(gòu)翻邊150×350(寬×高，見圖13)，視作穹頂?shù)睦甙?整體計算未計入，僅作荷載考慮)，將進一步提高穹頂?shù)姆€(wěn)定性能。

圖12 穹頂特征值屈曲模態(tài)(λ=135)

圖13 中央穹頂屋面階梯

4.3 穹頂二階效應(yīng)分析及配筋設(shè)計

對于跨厚比較大、受壓為主的穹頂結(jié)構(gòu)，其P-δ二階效應(yīng)不可忽略。為此，采用考慮初始缺陷的剛度折減模型進行二階彈性分析[4-7]。以中央穹頂?shù)牡?階屈曲模態(tài)作為缺陷形式，缺陷最大值取為跨度的1/300?？紤]混凝土開裂引起的剛度折減系數(shù)取為0.6。采用MIDAS Gen進行二階彈性分析，圖14給出了穹頂中間區(qū)域的主彎矩向量云圖。經(jīng)對比可以發(fā)現(xiàn)，考慮二階效應(yīng)的正彎矩幅值變化不大，但較大彎矩的分布范圍明顯擴大；負彎矩幅值則增大60%，但絕對值較小。

圖14 穹頂中間區(qū)域主彎矩向量云圖/(kN·m/m)

總體而言，該穹頂存在一定程度的二階效應(yīng)，但對板殼配筋影響不大。利用MIDAS Gen提供的板配筋功能，按壓彎和拉彎受力狀態(tài)進行了板配筋設(shè)計。圖15給出了穹頂屋面板的計算配筋面積云圖。穹頂中間區(qū)域的板配筋合理，為雙層雙向14@140拉通；靠近支撐墻部位的板配筋面積較大，配置附加鋼筋以滿足承載力要求。

圖15 穹頂屋面板配筋|云圖/(mm2/m)

5 細長鋼骨圓柱性能分析

本工程建筑要求文創(chuàng)區(qū)的柱子采用直徑d≤600mm的圓柱。為滿足柱軸壓比和承載力要求，采用了鋼骨圓柱。所采用鋼骨圓柱的含鋼率均較高(13%～18%)，部分大于《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(JGJ 138—2016)[8](簡稱《組合規(guī)范》)規(guī)定的15%限值，其混凝土、鋼骨和縱筋的共同工作性能存在不確定性，缺乏相關(guān)的試驗和理論研究。部分柱子比較細長，最大長細比98.4(柱高10.6m，φ500)，有必要對細長鋼骨圓柱的穩(wěn)定性進行分析。為此，針對高含鋼率的細長鋼骨圓柱采取以下計算和構(gòu)造措施：

(1)柱子通高設(shè)置栓釘，加強混凝土與鋼骨之間的粘結(jié)，使其共同工作。

(2)鋼骨腹板設(shè)置穿筋孔，箍筋貫通形成閉合箍，對核心區(qū)混凝土提供較好的約束作用。

(3)對結(jié)構(gòu)進行特征值屈曲分析，分析細長鋼骨圓柱的屈曲特性。

(4)建立細長鋼骨圓柱的獨立有限元計算模型，下端剛接，上端鉸接(約束UX，UY自由度)，柱頂施加與整體模型一致的軸壓力和彎矩。獨立模型可提高計算分析效率，且偏安全。

(5)進行考慮初始幾何缺陷的幾何非線性全過程分析。以其第1階屈曲模態(tài)作為初始幾何缺陷形態(tài)，最大缺陷值取為柱高的1/300，約為36mm，大于施工允許的垂直度偏差12mm[9]，以考慮其他施工缺陷影響。同時，參考已有研究成果[4-7]，二階分析時考慮混凝土開裂對構(gòu)件剛度的折減，以近似模擬混凝土材料非線性的影響，折減系數(shù)取0.6。參照《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 7—2010)[10]，提取荷載系數(shù)η=2.0時刻的構(gòu)件內(nèi)力進行設(shè)計復(fù)核，基準(zhǔn)荷載：1.0恒載+1.0活載。

5.1 細長鋼骨圓柱特征值屈曲分析

采用MIDAS Gen對細長鋼骨圓柱進行精細有限元模擬(圖16)，其中混凝土和鋼骨均采用實體單元模擬，縱筋和箍筋則采用桿系單元模擬，各部分之間的節(jié)點假定完全耦合，協(xié)同變形。當(dāng)模擬剛度折減時，將混凝土材料的彈性模量乘以折減系數(shù)，鋼材的彈性模量不變。

圖16 鋼骨圓柱實體有限元模型

圖17給出了整體結(jié)構(gòu)彈性特征值屈曲分析所得最低階屈曲模態(tài)，屈曲荷載系數(shù)λ=15.5，表現(xiàn)為細長鋼骨圓柱的面外彎曲失穩(wěn)，其柱上下端存在較好的轉(zhuǎn)動約束，彎曲屈曲形態(tài)介于兩端理想鉸接(單曲率)和兩端理想剛接(雙曲率)之間。當(dāng)不考慮混凝土部分的約束作用時，即計算模型去除混凝土、縱筋和箍筋，其λ=3.9；當(dāng)不考慮中部十字鋼骨的剛度增大影響時，即按假定全截面混凝土計算，其λ=13.2。由此可見，外包混凝土可以極大改善中部十字鋼骨的穩(wěn)定性能。十字鋼骨與混凝土之間的相互約束作用既可提高柱子承載力，也可改善柱子延性和穩(wěn)定性能。

圖17 最低階屈曲模態(tài)(λ=15.5)

5.2 細長鋼骨圓柱二階分析及配筋設(shè)計

圖18給出了二階彈性分析所得柱高中點的荷載-位移全過程曲線。圖中，整體模型和獨立模型僅考慮了初始幾何缺陷，獨立模型*則考慮了缺陷和剛度折減的影響。分析發(fā)現(xiàn)：1)整體模型的曲線斜率變化不大，柱子穩(wěn)定性能要優(yōu)于獨立模型；2)獨立模型由于柱端約束的減弱，隨著荷載的增加，其二階彎曲效應(yīng)加速增長，當(dāng)η>5.0時，承載力和剛度迅速退化；3)當(dāng)考慮混凝土剛度折減時，柱子剛度和承載力均明顯降低；4)參照《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 7—2010)，考慮剛度折減(近似考慮混凝土材料非線性影響)的獨立模型可滿足安全系數(shù)2.0的要求，對應(yīng)η=2.0時刻鋼骨Von Mises應(yīng)力為198MPa；5)對應(yīng)η=2.0時，3個模型的水平位移分別為5，6，8mm，主要反映為線彈性剛度變化引起的撓度增加，此刻二階效應(yīng)尚不明顯。

圖18 細長鋼骨圓柱荷載-位移全過程曲線

表3為二階分析所得η=2.0時刻的構(gòu)件(截面φ500，十字鋼骨300×30×120×30)內(nèi)力和配筋承載力復(fù)核結(jié)果，配筋采用YJK程序按《組合規(guī)范》計算。由表中結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：3個模型所得內(nèi)力差別不大，其配筋面積相同，表明該柱二階效應(yīng)尚不明顯，對承載力影響不大。對該柱進行了考慮偶然作用組合的設(shè)計包絡(luò)，實際配筋面積為7 856mm2，以提高結(jié)構(gòu)安全性。

綜合上述分析結(jié)果，細長鋼骨圓柱的設(shè)計應(yīng)注意以下兩點：1)承載力驗算應(yīng)考慮二階效應(yīng)引起的附加彎矩作用，柱縱筋配置應(yīng)適當(dāng)加強，提高安全儲備；2)箍筋加密區(qū)除考慮規(guī)范規(guī)定的柱上下端范圍，還應(yīng)考慮柱高中部的彎曲變形集中部位。

鋼骨圓柱配筋承載力復(fù)核 表3

6 結(jié)論

本文重點介紹了琴臺美術(shù)館結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干關(guān)鍵性問題及采取的設(shè)計對策。主要結(jié)論如下：

(1)仿山地形態(tài)的自由曲面鋼筋混凝土殼體屋蓋存在各種比例的軸力和彎矩組合，形體及受力復(fù)雜，既存在高效利用混凝土抗壓強度的曲面穹頂，也存在以受彎為主的大懸挑板。屋蓋密肋梁和實心板均應(yīng)按拉彎或壓彎受力狀態(tài)進行配筋設(shè)計。

(2)針對跨厚比較大的板殼穹頂和細長鋼骨圓柱，應(yīng)采用考慮混凝土開裂的剛度折減模型進行二階彈性分析和承載力復(fù)核，近似考慮混凝土材料非線性的影響，應(yīng)考慮構(gòu)件初始幾何缺陷的影響。

本文所采用的剛度折減系數(shù)是參考已有研究成果取值，其研究對象多為鋼筋混凝土梁或柱。因此，有必要進一步開展細長鋼骨圓柱和曲面殼體的混凝土剛度折減系數(shù)取值的研究工作，為今后類似工程提供更直接、可靠的分析參數(shù)取值。