结构设计中问题与解决办法讲解课件

1、石建光厦门大学土木系厦门小白鹭艺术中心厦门小白鹭艺术中心剧场石建光, 杨迪珊，厦门小白鹭艺术中心结构方案设计，福建建筑，2012，9：46-48漳州花卉集散中心大门建筑漳州花卉集散中心大门建筑颜家胜, 陈涛, 石建光，花卉集散中心入口大门建筑结构方案设计，某温泉国际大酒店结构设计某温泉国际大酒店结构设计缪世超 司拓磊 范李劼 石建光，某温泉国际大酒店结构方案设计，福建建筑，2012，12：27-31厦门小白鹭艺术中心是厦门艺术交流的一个专业剧场，属于高大空间建筑。小白鹭剧场小白鹭剧场建筑高度24米，总长75.8m，宽55.4m，总建筑面积9592.8平方米，总用地面积12815平方米，为目前厦

2、门剧场中唯一的一座拥有24米深度和多种升降功能的高品位、高规格、多功能的现代化专业舞台，拥有550座观众坐席。剧场地下一层地面3层，局部设有排练厅、储存厅、电机房等，建筑平面由剧场和接剧场和接待休息两部分组成待休息两部分组成。小白鹭剧场的抗震设防类别为丙类丙类，建筑结构安全等级为二级二级，抗震设防烈度为7度度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度0.15g。场地类别类类，特征周期Tg=0.35sec。厦门地区基本风压基本风压为0.8KN/m ，剧场位于厦门岛沿海距离海岸线约100m的位置。地基基底地基基底持力层为粉质粘土层，地基承载力特征值为Fak=160KPa，该土层浸水易软化崩解，施工

3、过程中要防止该土层浸水。小白鹭剧场建筑体形复杂，竖向错层较多，平面和竖向都不规则，剧场的舞台及观众厅部高度大，较空旷，而周围附属的裙楼层高又相对较低，整体质量和刚度分布不均匀。大跨空间将造成个别框架柱承受高压力，观众席沿径向悬挑6m，主体11m高度处设有外挑雨篷，向外悬挑长度5m 。屋顶跨度和空间面积很大，屋顶最大跨度30m。结构体系的选择观众席的大悬挑屋顶大跨舞台背面的高大墙体高压力柱海边大悬挑根据剧场和接待休息两部分剧场和接待休息两部分的功能、整体尺寸、高差和布置，抗震缝分开俩部分。根据抗侧力的要求采用框架结构框架结构和框架框架-剪力墙结构剪力墙结构。在主体的四周及与附属房的交接处布置剪力

4、墙布置剪力墙；观众席的悬挑梁支座处设置了剪力墙，满足了梁的刚度要求，也增强了整体的抗扭。舞台部分通过设置的几道框架梁加密了柱网，与剪力墙共同形成了抗侧力结构，增加了水平刚度以便更好地传递地震力。由于剪力墙高度达22.5米，四周又无其他构件连接，考虑采取内嵌上几道框架梁与框架柱的方法，把整面剪力墙分割成数片小型剪力墙，每一片剪力墙的高厚比和稳剪力墙的高厚比和稳定性定性都得到改善。墙体厚度300mm；框架梁截面尺寸300mm600mm，框架柱截面尺寸600mm900mm。框架结构框架结构和框架框架-剪力墙结剪力墙结构构挑台的结构形式经过方案比较选用了纵向悬臂斜梁式挑台纵向悬臂斜梁式挑台。径向梁从圆

5、柱悬挑出来采用工字型型钢混凝土梁，环向梁采用普通钢筋混凝土，梁截面尺寸。悬挑梁末端弹性挠度。屋顶为大跨度空间结构，采用钢桁架结构，受力杆为工字型截面，屋面水平支撑、檩条、拉条采用圆钢，撑杆采用角钢。舞台钢屋梁下悬吊葡萄架葡萄架,观众席钢屋梁下悬吊二道面光桥二道面光桥，屋面采用彩色钢板。柱轴力达到了3000KN，甚至个别达到5100KN。采用型钢混凝土柱型钢混凝土柱，最大柱截面950mm700mm。二层檐口悬挑较大，为保证建筑造型特点，采用焊接型钢焊接型钢梁悬挑梁悬挑，并插入内跨锚固平衡一跨，外挑板按钢龙骨轻质扣板材料，以减轻外挑荷载。采用中国建筑科学院分析软件SATWE计算。根据建筑使用功能，

6、计算模型选用框架结框架结构构和和框架框架-剪力墙结构剪力墙结构；框架抗震等级为二级，剪力墙为二级。考虑弹性楼板假定，计入双向水平地震作用下的扭转效应。钢结构部分单独计算单独计算。总体分析时采用混凝土刚性梁模拟计算，以传递屋面荷载，保证总体计算的完整性。项目振动类型SATWE结果周期X向第一平动周期0.8758Y向第一平动周期0.8105最大层间位移角X向地震1/1019Y向地震1/1308刚重比X向12.56Y向14.12剪重比各层都大于2.4%花卉集散中心入口建筑由花卉展厅、办公会客、花卉展入口组成，是漳州花卉园林展的标志性建筑。花卉集散中心入口建筑有展厅、车辆进出、收发办公和接待等多项功能

7、，形成漳州花卉园林展的标志性建筑。建筑高度为13.5m，占地面积为2912m，总建筑面积为3083m。其中，左侧展厅为729m，右侧展厅为1382m。建筑结构的抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度（0.15g），设防地震分组为第二组。场地类别为类，特征周期为0.4s。基本风压取0.8kN/m。设定为B类地貌。地基承载力特征值为fak=180kpa。取残积粘性土作为持力土层。具有低层、大跨、内部大空间、连体、外侧覆土等建筑特征。结构方案设计时需要处理内部大空间局部开洞单侧高柱中部网架拱状连接两侧覆土建筑高度很低，故采用框架结构体系框架结构体系。两侧覆土位置为调整结构刚度

8、，添加部分部分剪力墙剪力墙。左侧屋顶采用钢网架结构钢网架结构右侧采用钢筋混凝土楼板钢筋混凝土楼板，屋顶开洞部分采用钢钢网架结构网架结构。钢网架钢网架采用螺栓球节点连接。基础采用独立基础，剪力墙下采用条形基础，埋深为2.3m，取残积粘性土作为持力土层。MIDAS模型左侧展厅需要空旷大空间、建筑中部不能出现柱子，框架柱均位于结构四边，会出现单单侧高柱侧高柱，考虑通过增大柱子的截面面积解决。左侧屋顶采用钢网架结构钢网架结构。屋顶为大跨结构，采用钢网架铺设结合压型钢网架铺设结合压型钢板屋顶钢板屋顶。周边越层柱的截面尺寸从800mm1000mm至1000mm1500mm。周边梁截面尺寸从400mm700

9、mm至500mm900mm。10m的单侧高柱，中间无楼板连接，柱子在X或Y其中一个方向没有框架梁连接。右侧位于入口二层楼板有一个9m13m的大开洞，并且该洞口位于楼板左侧端部，容易造成A-7轴相交的角柱角柱连接约束不够，位移位移过大。而开洞引起质量中心与刚度中心的偏差，也会造成位移比过大位移比过大。最大开洞面积未超过抗规中规定的平面不规则限值中楼板局部不连续的指标（17%30%），但为加强开洞角部柱子的扭转刚度，采用沿柱子全高加密的方式处理。右侧框架较为规则，两层柱高分别为5m和5.5m，柱子截面尺寸均为500mm500mm，主梁尺寸为300mm800mm，次梁尺寸为250mm600mm。二层

10、楼板开洞为形成花卉展入口大门的效果，中间网架成拱状，在重力荷载作用下，支座处对两侧结构产生侧推力。对于左侧单侧高柱产生影响更大。并且由于拱网架跨度为36m（大于24m），故需要考虑竖向地震作用的影响。两侧展厅结构外部，采用挡土墙分隔掉一部分土层，剩余土层重量施加在展厅两侧的斜侧板上。并考虑覆土的侧土压力，折算成水平力后施加于结构主梁上。因覆土重量引起结构质量中心偏移，考虑通过在结构两侧布置部分剪力墙，以调整结构刚度中心，减小因中心偏移引起的扭转效应。梁柱采用空间杆件模型，楼板模型采用刚性楼板，剪力墙采用墙元模型，钢网架用5mm薄弹性板模拟分析，并在框架柱顶端施加水平力，考虑中间钢拱网架对两侧框

11、架的影响。对两侧结构分别建模分析，并取最不利结果设计。钢网架采用SFCAD建模计算，提取支座反力，施加与PMCAD模型中。为了准确地认知结构整体的受力性能，采用MIDAS-building软件进行整体建模校核分析。对于有部分剪力墙，扭转位移较大，位移比很难满足规范中的要求。而实际上，将剪力墙去掉，原框架结构已可满足规范设计要求。中部网架刚度较弱，结构整体工作效应不显著，故采用铰接方式连接。但因为采用拱网架，其自身重力荷载及其竖向荷载组合，均会在支座处产生侧推力，在建模中考虑该侧推力对两侧结构的影响。单侧高柱与网架顶部连接，采用铰接方式。覆土由于其自重大，并且可能由于雨水等原因进一步增大自重，会

12、产生较大的侧土压力。采用外部挡土墙负担一部分的土体侧压力，以减小覆土压力对主体结构的影响。位于福建漳州市的五星级酒店，建筑高度为24米，地上主楼6层和附属楼4层，地下1层。总建筑面积40702.24m2，其中地下室建筑面积9448.37m2，地上总建筑面积31253.87m2。有中西餐厅、大型宴会厅、多功能会议厅、健身房等多功能区域，地下一层设有地下车库。酒店有标准客房200余间，300多个床位，大型宴会厅可供700人使用，同时还拥有一间可容纳400人的大型多功能会议厅，六间容纳80-150人的多种规格会议室，共计约3000m2使用面积的会议场所，属于大型公共建筑。温泉国际大酒店抗震设防类别为

13、丙类，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度0.15g。场地类别类,设计特征周期为0.35s，基本风压为0.8kN/m2。地基基底持力层为粉质粘土层，地基承载力特征值fak=160kPa。结构超长、建筑各部分平面和竖向布置相差较大主楼总长83.6m(地下长104.6m)，总宽64.35m；附属楼长66m，宽26.1m。因主楼建筑功能较多，为满足使用要求，其二层楼板在大堂和宴会厅处不贯通，以便有较大的空间进行建筑处理，从第四层开始立面收进，宽度减为36.1m；附属楼四层均为客房，柱距为9m，平面和竖向都很规则。主楼和两翼附属楼平面和竖向布置相差较大，

14、导致地上部分三栋楼刚度差异较大，难以作为整体结构设计。大跨度、内部空旷、平面和竖向不规则主楼一层的大型会议室跨度跨度18m，主楼第二层有可容纳700人的大型宴会厅，总面积约1300m2，平面尺寸为46.227.9m，高度8m，跨度跨度28m。主楼第二层开洞面积为2078m2，大于该层楼面面积的30%（44560.3=1336.8m2），楼板局部不连续，属于平面不规则类型平面不规则类型。第四层收进的水平向尺寸为27.9m，大于相邻下一层的25%（64.350.25=16.1m），侧向刚度不规则，属于竖向不规则类型竖向不规则类型。越层柱建筑要求主体部分的大堂一二层上空，大堂的四根柱子为12.5m高

15、的独立越层柱，周边没有与梁和楼板连接，既要控制越层柱的截面尺寸，又要能满足强度、刚度和稳定性的规范要求。结构缝设置工程体型复杂，平立面不规则，根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，确定设置防震缝兼伸缩缝，以此将各楼地面以上部分分为三个独立的结构单元，下设一层地下室，地下室顶板作为上部结构嵌固端。防震缝沿房屋全高设置，地下室、基础不设防震缝。建筑各部分结构体系确定根据建筑高度和高宽比，同时考虑到设防烈度不高且层数不多，可采用钢筋混凝土框架结构体系。但因本工程具有大跨度、内部空旷、平面和竖向不规则等特点，考虑部分梁柱构件采用型钢混凝土构件型钢混凝土构件，保证主楼的层间刚度比满足规

16、范要求。结构体系采用部分结构构件采用型钢混凝土构部分结构构件采用型钢混凝土构件的钢筋混凝土框架结构体系件的钢筋混凝土框架结构体系。大跨度空间屋盖结构体系大跨度的屋盖采用网架结构，形成下部钢筋混凝土结构上部钢网架结构的混合结构。选择正放四角锥网架结构形式，网架在北面悬挑梁端设置支座，其他三面在柱头设置支座。支座采用无侧移的铰接支座，网架节点采用热轧无缝钢管和螺栓球，用高强螺栓连接。网架结构采用SFCAD软件进行计算。越层柱主楼大堂的四根越层柱采用型钢混凝土柱，柱内型钢为双工字形焊接型钢。工字形型钢截面参数：7504502518(高宽翼缘厚腹板厚)大跨度梁大型会议室跨度18m采用型钢混凝土梁。不仅

17、控制了梁的截面尺寸，减少对建筑使用高度的影响，还能够更好地满足规范所要求的承载力和挠度的要求。基础结构型式基础形式选用梁板式筏板基础梁板式筏板基础。地下室采用钢筋混凝土结构，地下室顶板作为上部结构的嵌固层。型钢混凝土柱伸入基础，采用埋入式柱脚。型钢混凝土柱与钢筋混凝土柱连接处应设过渡层，地下一层及过渡层型钢应设栓钉。结构分析采用SATWE计算软件进行计算，钢网架部分用空间网架结构分析设计软件SFCAD单独计算。地上部分作为3栋不同的建筑物分别设计，地下室按大底盘多塔结构计算，以考虑上部建筑物对其的影响。钢筋混凝土部分结构类别为框架结构，主楼抗震等级为二级，附属楼抗震等级为三级。由于质量和刚度分布不对称不均匀，主楼同时考虑了偶然偏心影响和双向水平地震作用下的扭转效应，斜交抗侧力构件方向附加地震方向角为25和65。对主楼结构分析计算时，如单纯采用钢筋混凝土框架结构，经计算层间刚度比不能满足规范要求，主楼第二层为薄弱层。将局部大空间周边的部分钢筋混凝土柱替换为型钢混凝土柱，大多从地下室伸至五层，经此调整后保证了主楼层间刚度比满足规范要求，提高了结构的总体抗震性能。调整前后主楼第二层层间刚度比对比虽然SATWE软