山東國(guó)際會(huì)展中心展館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

魏 強(qiáng)，楊曉東，孫欽學(xué)，王巖輝，馮貴森

(同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司， 濟(jì)南 250101)

1 工程概況

山東國(guó)際會(huì)展中心項(xiàng)目位于山東省濟(jì)南市槐蔭區(qū)，二環(huán)西路西側(cè)、濱州路東側(cè)、威海路南側(cè)、日照路北側(cè)。項(xiàng)目一期包含1～5號(hào)展館、共享大廳、卸貨平臺(tái)和地下車(chē)庫(kù)四部分，展館之間以共享大廳和卸貨平臺(tái)連接，地上總建筑面積為226 240m2。圖1為山東國(guó)際會(huì)展中心展館實(shí)景圖。展館與卸貨平臺(tái)之間以及各展館之間設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，將各單體分開(kāi)，見(jiàn)圖2。

圖1 1～5號(hào)展館鳥(niǎo)瞰圖

圖2 1～5號(hào)展館結(jié)構(gòu)縫布置圖

展館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，展館均無(wú)地下室，地基基礎(chǔ)(樁基礎(chǔ)、抗浮錨桿等)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度(0.1g)，抗震設(shè)防類(lèi)別為乙類(lèi)，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)；樓屋面活荷載根據(jù)建筑使用功能按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009—2012)[1](簡(jiǎn)稱(chēng)荷載規(guī)范)選用，展館1層地面、2～3層樓面活荷載取值分別為50，30，10kN/m2；地面粗糙度為B類(lèi)，基本風(fēng)壓按100年重現(xiàn)期取值為0.50kN/m2，場(chǎng)地風(fēng)荷載按照風(fēng)洞試驗(yàn)與荷載規(guī)范取包絡(luò)設(shè)計(jì)；基本雪壓按100年重現(xiàn)期取值為0.35kN/m2，屋面積雪分布系數(shù)按荷載規(guī)范取用。

圖3 展館結(jié)構(gòu)體系布置

2 結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)

圖4 1～5號(hào)展館剖面圖

1號(hào)展館主結(jié)構(gòu)為地上3層展廳，是國(guó)內(nèi)首個(gè)3層會(huì)展展館，圖3(a)為1號(hào)展館三維軸測(cè)圖。建筑總高度49.75m，結(jié)構(gòu)形式為鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)+大跨空間鋼結(jié)構(gòu)，2，3層展廳樓面最大跨度27m，展廳大跨樓面主受力構(gòu)件采用主次布置的平面鋼桁架，樓板采用鋼筋桁架樓承板，圖3(b)為1號(hào)展館典型樓層(2層)結(jié)構(gòu)平面示意圖。展廳區(qū)域采用了矩形鋼管混凝土柱[2]，共享大廳通高區(qū)域采用了圓鋼管混凝土柱，內(nèi)灌C40自密實(shí)混凝土?？蚣芰翰捎煤附親型鋼梁，共享空間及周邊功能房間的次梁采用波紋腹板H型鋼梁，主要構(gòu)件截面尺寸及材料強(qiáng)度如表1所示。屋面橫向跨度70m，呈南高北低的S形反曲面造型，橫向主受力構(gòu)件采用倒三角形空間管桁架。1號(hào)展館為增強(qiáng)整體抗扭剛度，在展廳縱向兩端功能附房位置，設(shè)置8道柱間支撐，為整體結(jié)構(gòu)提供了較大的抗側(cè)抗扭剛度，柱間支撐具體結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖3(c)。結(jié)構(gòu)體系示意見(jiàn)圖3(d)。為減小屋蓋豎向荷載及溫度作用引起的對(duì)支座框柱的水平推力或拉力，在屋蓋桁架低端設(shè)置盆式鉸支座，桁架高端設(shè)置順桁架方向的盆式單向滑動(dòng)支座，見(jiàn)圖3(e)。

其他2～5號(hào)展館采用鋼框架結(jié)構(gòu)+大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)。其中，2號(hào)展館、3號(hào)展館為地上2層展廳，4號(hào)展館、5號(hào)展館為地上單層展廳，樓面的跨度、荷載、結(jié)構(gòu)形式及屋面結(jié)構(gòu)形式與1號(hào)展館相同，3號(hào)展館及車(chē)庫(kù)底部有地鐵線(xiàn)路經(jīng)過(guò)，地鐵埋置深度范圍約10～19m，3號(hào)展館與地鐵相對(duì)關(guān)系示意圖如圖3(f)所示。整體五組展館及卸貨平臺(tái)地上建筑南北長(zhǎng)520m，東西寬370～520m，為超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，展館與卸貨平臺(tái)之間以及各展館之間設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，見(jiàn)圖2。

主要構(gòu)件截面尺寸及材料強(qiáng)度 表1

3 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 地基基礎(chǔ)

根據(jù)《濟(jì)南西部新城會(huì)展中心(一期)巖土工程勘察報(bào)告》，展館基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，并采用樁端樁側(cè)后壓漿工藝，1～3號(hào)展館樁徑分別為900，1 000mm，單樁豎向承載力特征值分別為6 000，8 000kN，樁長(zhǎng)分別不小于39，43m，樁端持力層為第層強(qiáng)風(fēng)化輝長(zhǎng)巖，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。4～5號(hào)展館樁徑均為600mm，樁長(zhǎng)均不小于28m，樁端持力層為第⑧層黏土層或第⑨層粉質(zhì)黏土層，單樁豎向承載力特征值均為2 000kN，混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30。

3號(hào)展館及車(chē)庫(kù)下-19～-10m處有地鐵線(xiàn)路經(jīng)過(guò)，車(chē)庫(kù)范圍采用明挖，3號(hào)展館范圍后期采用盾構(gòu)，展館結(jié)構(gòu)進(jìn)行以下調(diào)整以滿(mǎn)足后期地鐵盾構(gòu)要求：1)展館中柱地鐵影響范圍內(nèi)，調(diào)整樁基距地鐵外輪廓線(xiàn)2.5倍樁徑以上，并不考慮地鐵高度范圍內(nèi)地基土對(duì)樁基的作用；2)展館局部柱在地鐵軌道上部時(shí)，地面以下采用1 500×4 000的轉(zhuǎn)換梁(內(nèi)設(shè)型鋼作為鋼柱柱腳)；3)車(chē)庫(kù)與地鐵柱網(wǎng)錯(cuò)位，為保證地鐵空間，車(chē)庫(kù)搭接柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，采用搭接柱解決框架柱錯(cuò)位的問(wèn)題。地鐵線(xiàn)路與展館基礎(chǔ)關(guān)系如圖5所示。

圖5 地鐵線(xiàn)路與展館基礎(chǔ)關(guān)系

3.2 結(jié)構(gòu)縫

圖6 2層大跨度樓面桁架軸測(cè)及典型節(jié)間關(guān)系圖

山東國(guó)際會(huì)展中心地上建筑南北長(zhǎng)520m，東西寬370～520m，超過(guò)了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)(2015年版)[3](簡(jiǎn)稱(chēng)混凝土規(guī)范)對(duì)建筑長(zhǎng)度的限值，通過(guò)結(jié)構(gòu)縫分割為六組結(jié)構(gòu)單體，分別為1～5號(hào)展館和卸貨平臺(tái)。1～5號(hào)展館各單體展廳縱向兩端均為多層附房，附房層高相對(duì)展廳層高較小，剛度較大，增強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。在各展廳西側(cè)是通高的共享大廳，共享大廳通過(guò)結(jié)構(gòu)縫分割為5部分，分別附屬連接在相近的5個(gè)展館單體上。展館東側(cè)為卸貨平臺(tái)，通過(guò)結(jié)構(gòu)縫與各展館脫開(kāi)。各單體長(zhǎng)度仍超過(guò)混凝土規(guī)范的限值(現(xiàn)澆樓面不超過(guò)55m)，為增強(qiáng)展館在使用階段抵抗溫度作用的能力，展廳樓面采用雙層雙向配筋。

3.3 大跨度樓面及屋面布置

3.3.1 大跨度樓面布置

多層展館展廳樓面的典型跨度為22.5m和27m，2，3層樓面活荷載取值分別為30，10 kN/m2，溫度荷載考慮升降溫差均為±30℃。設(shè)計(jì)荷載遠(yuǎn)超一般樓面荷載，且需要協(xié)調(diào)板底設(shè)備管線(xiàn)空間和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高度的關(guān)系，控制下層凈高不小于12m。綜合各方面因素，在保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全可靠的前提下，桁架總高度取3.70m，設(shè)備管線(xiàn)可從桁架空間內(nèi)穿過(guò)；展廳凈高為12.04m，減少了設(shè)備管線(xiàn)對(duì)展廳凈高的影響，有利于室內(nèi)凈高的控制和展廳內(nèi)部方案效果。展廳樓面次梁為H型鋼組合梁，次梁間距約為3m。此外，桁架下弦設(shè)置水平支撐，保證受壓弦桿的穩(wěn)定，2層展廳樓面桁架布置軸側(cè)圖如圖6(a)所示。圖6(b)為展廳樓面桁架典型節(jié)間關(guān)系示意圖；圖6(c)為現(xiàn)場(chǎng)施工完后樓面桁架效果圖。

3.3.2 大跨度屋面選型及布置

屋面主受力結(jié)構(gòu)橫向跨度70m，呈南高北低的S形反曲面造型。屋蓋的選型過(guò)程中，對(duì)張弦梁輕屋蓋、網(wǎng)架屋蓋與空間管桁架屋蓋進(jìn)行了比對(duì)分析。張弦梁輕屋蓋，外觀(guān)輕盈，室內(nèi)視覺(jué)空間效果優(yōu)異，但桁架矢高較大，70m跨度的張弦梁輕屋蓋的桁架矢高合理范圍約為7～10m，無(wú)法滿(mǎn)足本項(xiàng)目方案對(duì)展廳室內(nèi)凈高(12.04m)的控制要求；另外，屋蓋頂面為曲面反向彎曲的S形，需要張弦梁上弦桿呈S形，S形的受壓桿較難承受大荷載。

圖7(a)和圖7(b)分別為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和空間管桁架結(jié)構(gòu)建立的屋蓋模型。二者構(gòu)件高度相差不大，均在5m左右。空間管桁架結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的技術(shù)差異主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)幾何形態(tài)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為四邊傳力，長(zhǎng)寬相近，傳力性能會(huì)較好，空間管桁架結(jié)構(gòu)主要沿桁架方向單向傳力，對(duì)于長(zhǎng)寬比較大的屋面較為合適。2)結(jié)構(gòu)剛度。兩種結(jié)構(gòu)的剛度都很大，但網(wǎng)架結(jié)構(gòu)剛度比空間管桁架剛度更大。3)整體穩(wěn)定性。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較高，空間管桁架結(jié)構(gòu)側(cè)向穩(wěn)定性較弱，需加側(cè)向支撐予以固定。

圖7 兩種展館大跨度屋面結(jié)構(gòu)體系比較

本項(xiàng)目屋蓋長(zhǎng)寬比約為2.3，是典型的長(zhǎng)方體空間，空間管桁架結(jié)構(gòu)的兩邊支撐能更好的達(dá)到傳力效果?？臻g管桁架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)單元無(wú)需添加外部構(gòu)件，各根桿件采用焊接的方式，避免了現(xiàn)場(chǎng)安裝加固螺栓球的繁瑣程序，因此具有施工簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。空間管桁架能夠使得結(jié)構(gòu)外觀(guān)簡(jiǎn)潔、縱橫分明，既較好地實(shí)現(xiàn)了屋面整體造型，又保證了流暢的視覺(jué)效果，是較優(yōu)的選擇。

空間管桁架屋蓋跨度較大，兩端支座受荷較大，采用盆式支座與主體連接。屋蓋重心高于桁架兩端支點(diǎn)的高度，在豎向荷載作用下，桁架對(duì)框柱形成沿桁架方向的外推力。另外，在建筑的使用過(guò)程中，溫度作用也會(huì)引起桁架對(duì)支座框柱沿桁架方向的水平力。為減小支座框柱所受水平力，在屋蓋桁架低端設(shè)置盆式鉸支座，桁架高端設(shè)置順桁架方向的盆式單向滑動(dòng)支座。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證結(jié)構(gòu)整體的安全性，桁架兩端支座分別按一端鉸接、一端單向滑動(dòng)，桁架兩端均為鉸接建模計(jì)算，進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)，以保證支撐屋蓋的下部框架能夠滿(mǎn)足和承受未來(lái)使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的多種支座限位情況和整體的受力狀態(tài)。

由于場(chǎng)館體量龐大，5個(gè)屋蓋的高度呈臺(tái)階狀遞增，且展館區(qū)域內(nèi)擬建裙房和高層建筑，風(fēng)荷載的相互干擾效應(yīng)明顯。此外，山東國(guó)際會(huì)展中心屋蓋呈波浪狀起伏，屋蓋周?chē)鷳姨舫鎏糸L(zhǎng)度達(dá)6m，需要通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)確定建筑表面的實(shí)際風(fēng)壓分布情況與結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)，為確定結(jié)構(gòu)與幕墻的風(fēng)荷載值提供設(shè)計(jì)依據(jù)。風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D8所示。風(fēng)向角按逆時(shí)針?lè)较蛟黾?，?°～360°范圍內(nèi)，試驗(yàn)風(fēng)向角間隔取為15°，即該試驗(yàn)共模擬了24個(gè)風(fēng)向的作用。

圖8 風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

由風(fēng)洞試驗(yàn)得出結(jié)論：風(fēng)荷載作用下的連續(xù)形大跨屋蓋部分的極值風(fēng)壓分布很不均勻，邊緣區(qū)域風(fēng)壓系數(shù)較大，局部極大值達(dá)到2.5左右，局部極小值達(dá)到-5.0左右。屋蓋中間區(qū)域體型系數(shù)較小，故在屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)屋蓋進(jìn)行合理的分區(qū)，不同區(qū)域采用不同的抗風(fēng)措施，以實(shí)現(xiàn)其安全經(jīng)濟(jì)性[4]。

3.4 樓面關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)承載力分析

在最不利荷載組合工況作用下，對(duì)展廳樓面次桁架端部鉸接節(jié)點(diǎn)以及主桁架與鋼框柱剛接連接節(jié)點(diǎn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，進(jìn)行薄弱位置加強(qiáng)和板件厚度優(yōu)化。

圖9為樓面桁架節(jié)點(diǎn)有限元模型及其在最不利工況下的應(yīng)力分布云圖。模型的節(jié)點(diǎn)區(qū)域板件均采用殼單元模擬，為確保正確的網(wǎng)格劃分和分析，構(gòu)件相連部位均進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)耦合[5]。分析結(jié)果表明：次桁架端部鉸接節(jié)點(diǎn)區(qū)域，桁架所搭主梁的最大應(yīng)力約144.55MPa，小于鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值295MPa；桁架以下弦桿底板應(yīng)力最大，板件邊緣局部角點(diǎn)位置有應(yīng)力集中，板件與應(yīng)力集中區(qū)域在同一橫截面的大部分區(qū)域應(yīng)力小于230.46MPa，板件整體應(yīng)力比小于0.80，滿(mǎn)足要求。主桁架與鋼框柱剛接節(jié)點(diǎn)，腹桿受力較大，腹桿最大應(yīng)力約為242.5MPa，小于鋼板抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值330MPa；下弦桿底板局部應(yīng)力集中，板件大部分區(qū)域應(yīng)力約212.23MPa，小于鋼板抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值310MPa。經(jīng)有限元分析，少量桿件局部角點(diǎn)應(yīng)力集中，但區(qū)域很小，且應(yīng)力均小于鋼材屈服強(qiáng)度，與板件相鄰區(qū)域協(xié)同受力，整體應(yīng)力均小于鋼材的抗壓、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，且有一定富余，滿(mǎn)足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017—2003)[6]對(duì)鋼材強(qiáng)度的要求。

圖9 樓面桁架節(jié)點(diǎn)有限元模型及在最不利工況下應(yīng)力云圖

3.5 波紋腹板H型鋼的應(yīng)用

波紋腹板(曲線(xiàn)形腹板)H 型鋼，由波紋腹板和上下翼緣板組成；其中波紋腹板的波紋為通過(guò)嚴(yán)格試驗(yàn)確定的波形，可以是梯形、正弦曲線(xiàn)、矩形、折線(xiàn)等形狀[7]。本工程采用了梯形波紋腹板H型鋼，主要應(yīng)用于共享空間及周邊功能房間內(nèi)次梁，以減小該范圍內(nèi)次梁腹板厚度。梯形波紋腹板H型鋼梁樣式詳見(jiàn)圖10。

波紋腹板 H 型鋼較普通焊接H型鋼的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)明顯。相比于平腹板H型鋼，波紋腹板H型鋼具有更高的抗屈曲能力，腹板厚度一般不小于高度的1/80；波紋腹板克服了平腹板容易局部失穩(wěn)變形的問(wèn)題，腹板厚度可以達(dá)到H型鋼高度的1/500，只要適當(dāng)增大梁高，妥善控制好波紋板與翼板之間的拼焊質(zhì)量，降低波紋腹板與翼板處的應(yīng)力，H型梁腹板失穩(wěn)問(wèn)題就能夠完全得到解決；梁的抗彎慣性矩與高度平方成正比，翼緣對(duì)截面慣性矩的貢獻(xiàn)比腹板大很多，H型鋼梁的抗彎強(qiáng)度主要取決于H型鋼梁的高度和翼緣板的截面尺寸。在大跨度建筑中，采用腹板更薄的波紋腹板H型鋼梁具有很高的性?xún)r(jià)比[8]。

Q345B普通 H 型鋼梁 H550×200×10×16 與Q345B波紋腹板H型鋼梁 600×200×3×18(1號(hào)展館8.0m平面布置BGL4)兩者抗彎強(qiáng)度相當(dāng)。表2為兩種不同腹板形式的H型鋼梁用鋼量對(duì)比，其中，在計(jì)算腹板鋼材用量時(shí)，考慮波紋板展開(kāi)長(zhǎng)度增加量系數(shù)為1.2。由表2可以看出，對(duì)于普通 H 型鋼 梁 H550×200×10×16，波紋腹板H型鋼梁H600×200×3×18腹板節(jié)約用鋼量為[(406-165)/406]×100%=59%。由此可見(jiàn)，與材質(zhì)相同、強(qiáng)度相當(dāng)?shù)钠胀℉型鋼梁相比，波紋腹板H型鋼梁能顯著減少用鋼量，經(jīng)受最大承重量設(shè)計(jì)，兼具最優(yōu)化自重。

圖10 波紋腹板H型鋼梁樣式圖

截面參數(shù)及用鋼量對(duì)比 表2

4 結(jié)構(gòu)性能分析

4.1 結(jié)構(gòu)周期和振型

本工程屬于A(yíng)級(jí)重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)建筑，存在多個(gè)超限項(xiàng)，采取抗震性能化設(shè)計(jì)。鑒于本項(xiàng)目的重要性及其復(fù)雜程度，設(shè)計(jì)過(guò)程中按《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 99—2015)[9](簡(jiǎn)稱(chēng)高鋼規(guī))第3.8節(jié)要求，確定結(jié)構(gòu)整體性能目標(biāo)參照C級(jí)性能目標(biāo)進(jìn)行抗震性能設(shè)計(jì)，詳見(jiàn)表3。采用YJK作為主要計(jì)算分析軟件，同時(shí)采用MIDAS Gen對(duì)YJK分析結(jié)果進(jìn)行校核(表4)，采用3D3S軟件對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行分析，以1號(hào)展館作為展館的代表進(jìn)行分析。

另外，1號(hào)展館在展廳縱向兩端功能附房位置的柱間支撐，為整體結(jié)構(gòu)提供了較大的抗側(cè)抗扭剛度，是整體結(jié)構(gòu)重要的抗側(cè)力構(gòu)件。在抗震性能化設(shè)計(jì)中，柱間支撐應(yīng)作為關(guān)鍵構(gòu)件，滿(mǎn)足多遇地震作用下保持構(gòu)件彈性，設(shè)防地震、罕遇地震作用下均應(yīng)保持構(gòu)件不屈服狀態(tài)[10]。

抗震性能目標(biāo) 表3

1號(hào)展館YJK和MIDAS Gen周期計(jì)算結(jié)果對(duì)比 表4

4.2 中震及大震作用下關(guān)鍵構(gòu)件受力性能驗(yàn)算

各個(gè)展館的性能目標(biāo)均相同，以1號(hào)展館為例，對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件在中震及大震作用下的受力性能分析進(jìn)行說(shuō)明。

計(jì)算表明：在中震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件(如支撐屋面及大跨度樓面的鋼管混凝土柱、支撐大荷載作用下樓面的框架柱、柱間支撐)，能滿(mǎn)足不屈服的要求，大跨度桁架能也滿(mǎn)足不屈服的要求，少部分耗能構(gòu)件進(jìn)入了屈服階段，但未發(fā)生破壞；在大震作用下，相關(guān)關(guān)鍵構(gòu)件能滿(mǎn)足不屈服的要求，大跨度桁架能滿(mǎn)足不屈服的要求，部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但未發(fā)生破壞。由此可見(jiàn)，本項(xiàng)目主要構(gòu)件不僅滿(mǎn)足抗震設(shè)計(jì)要求，且滿(mǎn)足設(shè)定抗震性能目標(biāo)。

圖11 彈性時(shí)程層間剪力及層間位移角曲線(xiàn)對(duì)比

此外，根據(jù)高鋼規(guī)第3.8.3條，第4性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性分析計(jì)算，對(duì)該單體主樓結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇性地震作用下的動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。根據(jù)抗震規(guī)范要求，本工程按建筑場(chǎng)地類(lèi)別和設(shè)計(jì)地震分組共選用三組地震波，選用兩條實(shí)際地震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線(xiàn)。計(jì)算過(guò)程中，峰值加速度取225gal(罕遇地震)，地震波持續(xù)時(shí)間取15～30s。

動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析結(jié)果為：1)各樓層最大層間位移角小于1/50，滿(mǎn)足抗震規(guī)范“大震不倒”的抗震設(shè)防要求；2)由于結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下發(fā)生損傷，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度隨之減弱，得到的基底剪力比大震作用下振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算的結(jié)構(gòu)基底剪力及彎矩普遍偏小。

綜合以上分析，主樓結(jié)構(gòu)在給定的地震波的罕遇地震作用下整體受力性能良好，能夠滿(mǎn)足罕遇地震下的抗震性能目標(biāo)。

4.3 彈性時(shí)程分析計(jì)算結(jié)果

表5為多遇地震作用下彈性時(shí)程分析的主要計(jì)算結(jié)果。通過(guò)表5及圖11中彈性時(shí)程計(jì)算和反應(yīng)譜計(jì)算的樓層位移、層間位移角及樓層剪力曲線(xiàn)的比較可知：

(1)每條彈性時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算得出的結(jié)構(gòu)基底剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法(CQC法)求得的結(jié)構(gòu)基底剪力的65%，多條地震波計(jì)算得出的結(jié)構(gòu)基底剪力的平均值大于振型分解反應(yīng)譜法求得的結(jié)構(gòu)基底剪力的80%，滿(mǎn)足高鋼規(guī)第4.3.5條中關(guān)于地震波選擇方面的規(guī)定。彈性時(shí)程分析的結(jié)果可以作為振型分解反應(yīng)譜法的補(bǔ)充。

(2)高鋼規(guī)第5.3.3條中第4條及抗震規(guī)范第5.1.2條規(guī)定，當(dāng)取3組地震波進(jìn)行分析時(shí)，結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)宜取時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值。由樓層剪力曲線(xiàn)圖(圖11(a))可知，彈性時(shí)程法計(jì)算樓層剪力均小于CQC法計(jì)算結(jié)果，在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，僅需采用CQC法的樓層剪力進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

(3)由層間位移角曲線(xiàn)圖(圖11(b))可見(jiàn)，彈性時(shí)程法和CQC法計(jì)算所得層間位移角均未超過(guò)位移角限值1/250，滿(mǎn)足抗震規(guī)范要求。

綜上所述，時(shí)程法計(jì)算結(jié)果與CQC法計(jì)算結(jié)果基本吻合，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求。

基底剪力、最大層間位移角比較 表5

5 結(jié)語(yǔ)

(1)展館樓蓋結(jié)構(gòu)為鋼筋桁架樓承板，卸貨平臺(tái)及車(chē)庫(kù)樓蓋結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土樓板，展館大跨度樓蓋采用主次桁架結(jié)構(gòu)，大跨度屋面部分采用倒三角形空間管桁架作為主受力結(jié)構(gòu)，既滿(mǎn)足了大跨空間屋面的承載要求，又達(dá)到了異形屋面簡(jiǎn)潔美觀(guān)的造型效果。

(2)共享空間及周邊功能房間內(nèi)次梁采用波紋腹板H型鋼梁，克服了平腹板容易局部失穩(wěn)變形的問(wèn)題，且構(gòu)件自重大大減輕，在大跨度應(yīng)用場(chǎng)合具有很高的性?xún)r(jià)比。

(3)3號(hào)展館結(jié)構(gòu)通過(guò)在展館中柱地鐵影響范圍內(nèi)，調(diào)整樁基距地鐵外輪廓線(xiàn)2.5倍樁徑以上，地面以下采用轉(zhuǎn)換梁，車(chē)庫(kù)搭接柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)采用搭接柱等措施以滿(mǎn)足后期地鐵盾構(gòu)要求，解決了地鐵線(xiàn)路貫穿的問(wèn)題。

(4)對(duì)樓面桁架關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，保證節(jié)點(diǎn)連接的安全可靠。利用不同軟件及方法對(duì)1號(hào)展館進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果基本吻合，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度、抗扭剛度、位移、位移角、剪重比等各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)在地震作用下具有良好的抗震性能。