名校结构设计中问题与解决办法讲解PPT

在建筑筑工程程结构构设计计中遇遇到的的一些些问题题与解解决方方法石建光光厦门大大学土土木系系几个建建筑工工程结结构设设计厦门小小白鹭鹭艺术术中心心剧场石建光光,杨迪珊珊，厦厦门小小白鹭鹭艺术术中心心结构构方案案设计计，福福建建建筑，，2012，9：46-48漳州花花卉集集散中中心大大门建建筑颜家胜胜,陈涛,石建光光，花花卉集集散中中心入入口大大门建建筑结结构方方案设设计，，某温泉泉国际际大酒酒店结结构设设计缪世超超司司拓磊磊范范李劼劼石石建光光，某某温泉泉国际际大酒酒店结结构方方案设设计，，福建建建筑筑，2012，12：27-31厦门小小白鹭鹭艺术术中心心厦门小小白鹭鹭艺术术中心心是厦门艺术交交流的的一个专专业剧剧场，属于于高大大空间间建筑筑。厦门小小白鹭鹭艺术术中心心---建筑小白鹭鹭剧场场建筑高高度24米，总总长75.8m，宽55.4m，总建建筑面面积9592.8平方米米，总总用地地面积积12815平方米米，为为目前前厦门门剧场场中唯唯一的的一座座拥有有24米深度度和多多种升升降功功能的的高品品位、、高规规格、、多功功能的的现代代化专专业舞舞台，，拥有有550座观众众坐席席。剧场地地下一一层地地面3层，局局部设设有排排练厅厅、储储存厅厅、电电机房房等，，建筑筑平面面由剧场和和接待待休息息两部部分组组成。厦门小小白鹭鹭艺术术中心心---结构小白鹭鹭剧场场的抗抗震设设防类类别为为丙类，建筑筑结构构安全全等级级为二级，抗震震设防防烈度度为7度，设计计地震震分组组为第第一组组，设设计基基本地地震加加速度度0.15g。场地地类别别Ⅱ类，特征征周期期Tg=0.35sec。厦门门地区区基本风风压为0.8KN/m，剧场场位于于厦门门岛沿沿海距距离海海岸线线约100m的位置置。地基基基底持力层层为粉粉质粘粘土层层，地地基承承载力力特征征值为为Fak=160KPa，该土土层浸浸水易易软化化崩解解，施施工过过程中中要防防止该该土层层浸水水。厦门小小白鹭鹭艺术术中心心---结构分析小白鹭鹭剧场场建筑筑体形形复杂杂，竖竖向错错层较较多，，平面面和竖竖向都都不规规则，，剧场场的舞舞台及及观众众厅部部高度度大，，较空空旷，，而周周围附附属的的裙楼楼层高高又相相对较较低，，整体体质量量和刚刚度分分布不不均匀匀。大跨空间将造造成个别框架架柱承受高压压力，观众席席沿径向悬挑挑6m，主体11m高度处设有外外挑雨篷，向向外悬挑长度度5m。屋顶跨度和和空间面积很很大，屋顶最最大跨度30m。结构设计面临临的主要问题题结构体系的选选择观众席的大悬悬挑屋顶大跨舞台背面的高高大墙体高压力柱海边大悬挑结构体系的选选择、高大墙体根据剧场和接待休休息两部分的功能、整体体尺寸、高差差和布置，抗抗震缝分开俩俩部分。根据抗侧力的的要求采用框架结构和框架-剪力墙结构。在主体的四周周及与附属房房的交接处布置剪力墙；观众席的悬悬挑梁支座处处设置了剪力力墙，满足了了梁的刚度要要求，也增强强了整体的抗抗扭。舞台部部分通过设置置的几道框架架梁加密了柱柱网，与剪力力墙共同形成成了抗侧力结结构，增加了了水平刚度以以便更好地传传递地震力。。由于剪剪力墙墙高度度达22.5米，四四周又又无其其他构构件连连接，，考虑虑采取取内嵌嵌上几几道框框架梁梁与框框架柱柱的方方法，，把整整面剪剪力墙墙分割割成数数片小小型剪剪力墙墙，每每一片片剪力墙墙的高高厚比比和稳稳定性性都得到到改善善。墙体厚厚度300mm；框架架梁截截面尺尺寸300mm×600mm，框架架柱截截面尺尺寸600mm×900mm。剧场和和接待待休息息部分分结构构布置置结构体体系框架结结构和框架-剪力墙墙结构构观众席席的大大悬挑挑挑台的的结构构形式式经过过方案案比较较选用用了纵向悬悬臂斜斜梁式式挑台台。径向梁梁从圆圆柱悬悬挑出出来采采用工工字型型型钢钢混凝凝土梁梁，环环向梁梁采用用普通通钢筋筋混凝凝土，，梁截截面尺尺寸２２０００ｍｍｍ×６０００ｍｍｍ～８８０００ｍｍｍ。悬悬挑梁梁末端端弹性性挠度度１００．３３１ｍｍｍ～～１３３．１１９ｍｍｍ。。屋顶大大跨、高压力力柱屋顶为为大跨跨度空空间结结构，，采用用钢桁桁架结结构，，受力力杆为为工字字型截截面，屋面水水平支支撑、、檩条条、拉拉条采采用圆圆钢，撑杆采采用角角钢。。舞台钢钢屋梁梁下悬悬吊葡萄架架,观众席席钢屋屋梁下下悬吊吊二道面面光桥桥，屋面面采用用彩色色钢板板。柱轴力力达到到了3000KN，甚至至个别别达到到5100KN。采用用型钢混混凝土土柱，最大大柱截截面950mm×700mm。海边大大悬挑挑二层檐檐口悬悬挑较较大，，为保保证建建筑造造型特特点，，采用用焊接型型钢梁梁悬挑挑，并插插入内内跨锚锚固平平衡一一跨，，外挑挑板按按钢龙龙骨轻轻质扣扣板材材料，，以减减轻外外挑荷荷载。结构计计算采用中中国建建筑科科学院院分析析软件件SATWE计算。。根据建建筑使使用功功能，，计算算模型型选用用框架结结构和框架-剪力墙墙结构构；框架架抗震震等级级为二二级，，剪力力墙为为二级级。考虑弹弹性楼楼板假假定，，计入入双向向水平平地震震作用用下的的扭转转效应应。钢结构构部分分单独计计算。总体体分析析时采采用混混凝土土刚性性梁模模拟计计算，，以传传递屋屋面荷荷载，，保证证总体体计算算的完完整性性。框-剪结构构计算算结果果项目振动类型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%完工后后的效效果漳州花花卉集集散中中心大大门建建筑花卉集集散中中心入入口建建筑由花卉展展厅、办公会会客、花卉展展入口口组成成，是是漳州州花卉卉园林林展的的标志志性建建筑。。花卉集集散中中心入入口建建筑和结构花卉集集散中中心入入口建建筑有展厅、、车辆辆进出出、收收发办办公和和接待待等多多项功功能，，形成成漳州州花卉卉园林林展的的标志志性建建筑。建筑高高度为为13.5m，占地地面积积为2912m²，总总建筑筑面积积为3083m²。其其中，，左侧侧展厅厅为729m²，右右侧展展厅为为1382m²。建筑结结构的的抗震震设防防类别别为丙丙类，，建筑筑结构构安全全等级级为二二级，，抗震震设防防烈度度为7度（0.15g），设设防地地震分分组为为第二二组。。场地地类别别为ⅡⅡ类，，特征征周期期为0.4s。基本本风压压取0.8kN/m²。设设定为为B类地貌貌。地地基承承载力力特征征值为为fak=180kpa。取残残积粘粘性土土作为为持力力土层层。结构方方案设设计面面临的的问题题具有低低层、、大跨跨、内内部大大空间间、连连体、、外侧侧覆土土等建建筑特特征。。结构方方案设设计时时需要要处理理内部大大空间间局部开开洞单侧高高柱中部网网架拱拱状连连接两侧侧覆覆土土结构构方方案案建筑筑高高度度很很低低，，故故采采用用框架架结结构构体体系系。两侧侧覆覆土土位位置置为为调调整整结结构构刚刚度度，，添添加加部分分剪剪力力墙墙。左侧侧屋屋顶顶采采用用钢网网架架结结构构右侧侧采采用用钢筋筋混混凝凝土土楼楼板板，屋顶顶开洞洞部部分分采用用钢网网架架结结构构。钢网网架架采用用螺螺栓栓球球节节点点连连接接。。基础础采采用用独独立立基基础础，，剪剪力力墙墙下下采采用用条条形形基基础础，，埋埋深深为为2.3m，取取残残积积粘粘性性土土作作为为持持力力土土层层。。结构构模模型型MIDAS模型型左侧侧内内部部大大空空间间左侧侧展展厅厅需需要要空空旷旷大大空空间间、、建建筑筑中中部部不不能能出出现现柱柱子子，，框框架架柱柱均均位位于于结结构构四四边边，，会会出出现现单侧侧高高柱柱，考考虑虑通通过过增增大大柱柱子子的的截截面面面面积积解解决决。。左侧侧屋屋顶顶采采用用钢网网架架结结构构。屋顶顶为为大大跨跨结结构构，，采采用用钢网网架架铺铺设设结结合合压压型型钢钢板板屋屋顶顶。周边边越越层层柱柱的的截截面面尺尺寸寸从从800mm×1000mm至1000mm×1500mm。周周边边梁梁截截面面尺尺寸寸从从400mm×700mm至500mm×900mm。单侧侧高高柱柱10m的单单侧侧高高柱柱，，中中间间无无楼楼板板连连接接，，柱柱子子在在X或Y其中中一一个个方方向向没没有有框框架架梁梁连连接接。。右侧侧局部部开洞洞右侧侧位位于于入入口口二层层楼楼板板有一一个个9m×13m的大大开开洞洞，并且且该该洞洞口口位位于于楼楼板板左左侧侧端端部部，，容容易易造造成成A-7轴相相交交的的角柱柱连接接约约束束不不够够，，位移移过大大。。而而开开洞洞引引起起质质量量中中心心与与刚刚度度中中心心的的偏偏差差，，也也会会造造成成位移移比比过过大大。最大大开开洞洞面面积积未未超超过过《《抗抗规规》》中中规规定定的的平平面面不不规规则则限限值值中中楼楼板板局局部部不不连连续续的的指指标标（（17%<30%），，但但为为加加强强开开洞洞角角部部柱柱子子的的扭扭转转刚刚度度，，采采用用沿沿柱柱子子全全高高加加密密的的方方式式处处理理。。右侧侧框框架架较较为为规规则则，，两两层层柱柱高高分分别别为为5m和5.5m，柱柱子子截截面面尺尺寸寸均均为为500mm×500mm，主主梁梁尺尺寸寸为为300mm×800mm，次次梁梁尺尺寸寸为为250mm×600mm。右侧侧局部部开开洞洞二层层楼楼板板开开洞洞中部部网网架架拱拱状状连连接接为形成花花卉展入入口大门门的效果果，中间间网架成成拱状，，在重力力荷载作作用下，，支座处处对两侧侧结构产产生侧推推力。对对于左侧侧单侧高高柱产生生影响更更大。并并且由于于拱网架架跨度为为36m（大于24m），故需需要考虑虑竖向地地震作用用的影响响。两侧覆土两侧展厅厅结构外外部，采采用挡土土墙分隔隔掉一部部分土层层，剩余余土层重重量施加加在展厅厅两侧的的斜侧板板上。并并考虑覆覆土的侧侧土压力力，折算算成水平平力后施施加于结结构主梁梁上。因覆土重重量引起起结构质质量中心心偏移，，考虑通通过在结结构两侧侧布置部部分剪力力墙，以以调整结结构刚度度中心，，减小因因中心偏偏移引起起的扭转转效应。。软件建模模梁柱采用用空间杆杆件模型型，楼板板模型采采用刚性性楼板，，剪力墙墙采用墙墙元模型型，钢网网架用5mm薄弹性板板模拟分分析，并并在框架架柱顶端端施加水水平力，，考虑中中间钢拱拱网架对对两侧框框架的影影响。对两侧结结构分别别建模分分析，并并取最不不利结果果设计。。钢网架采采用SFCAD建模计算算，提取取支座反反力，施施加与PMCAD模型中。。为了准确确地认知知结构整整体的受受力性能能，采用用MIDAS-building软件进行行整体建建模校核核分析。。结构计算算指标设计中几几个问题题的处理对于有部部分剪力力墙，扭扭转位移移较大，，位移比比很难满满足规范范中的要要求。而而实际上上，将剪剪力墙去去掉，原原框架结结构已可可满足规规范设计计要求。。中部网架架刚度较较弱，结结构整体体工作效效应不显显著，故故采用铰铰接方式式连接。。但因为为采用拱拱网架，，其自身身重力荷荷载及其其竖向荷荷载组合合，均会会在支座座处产生生侧推力力，在建建模中考考虑该侧侧推力对对两侧结结构的影影响。单侧高柱柱与网架顶部连接接，采用用铰接方式式。覆土由于于其自重重大，并并且可能能由于雨雨水等原原因进一一步增大大自重，，会产生生较大的的侧土压压力。采采用外部部挡土墙墙负担一一部分的的土体侧侧压力，，以减小小覆土压压力对主主体结构构的影响响。完工后的的效果温泉国际际大酒店店结构设设计位于福建建漳州市市的五星星级酒店店，建筑筑高度为为24米，地上上主楼6层和附属属楼4层，地下下1层。总建建筑面积积40702.24m2，其中地地下室建建筑面积积9448.37m2，地上总总建筑面面积31253.87m2。有中西餐餐厅、大大型宴会会厅、多多功能会会议厅、、健身房房等多功功能区域域，地下下一层设设有地下下车库。。酒店有有标准客客房200余间，300多个床位位，大型型宴会厅厅可供700人使用，，同时还还拥有一一间可容容纳400人的大型型多功能能会议厅厅，六间间容纳80-150人的多种种规格会会议室，，共计约约3000m2使用面积积的会议议场所，，属于大大型公共共建筑。。建筑设计计一层建筑筑平面图图正立面图图、剖面图结构设计计温泉国际际大酒店店抗震设设防类别别为丙类类，建筑筑结构安安全等级级为二级级，抗震震设防烈烈度为7度，设计计地震分分组为第第一组，，设计基基本地震震加速度度0.15g。场地类别别Ⅱ类,设计特征征周期为为0.35s，基本风风压为0.8kN/m2。地基基底底持力层层为粉质质粘土层层，地基基承载力力特征值值fak=160kPa。结构方案案设计面面临的问问题-1结构超长长、建筑筑各部分分平面和和竖向布布置相差差较大主楼总长长83.6m(地下长104.6m)，总宽64.35m；附属楼楼长66m，宽26.1m。因主楼楼建筑功功能较多多，为满满足使用用要求，，其二层层楼板在在大堂和和宴会厅厅处不贯贯通，以以便有较较大的空空间进行行建筑处处理，从从第四层层开始立立面收进进，宽度度减为36.1m；附属楼楼四层均均为客房房，柱距距为9m，平面和和竖向都都很规则则。主楼和两两翼附属属楼平面面和竖向向布置相相差较大大，导致致地上部部分三栋栋楼刚度度差异较较大，难难以作为为整体结结构设计计。结构方案案设计面面临的问问题-2大跨度、、内部空空旷、平平面和竖竖向不规规则主楼一层层的大型型会议室室跨度18m，主楼第第二层有有可容纳纳700人的大型型宴会厅厅，总面面积约1300m2，平面尺寸寸为46.2×27.9m，高度8m，跨度28m。主楼第二层层开洞面积积为2078m2，大于该层层楼面面积积的30%（4456×0.3=1336.8m2），楼板局局部不连续续，属于平面不规则则类型。第四层收进进的水平向向尺寸为27.9m，大于相邻邻下一层的的25%（64.35×0.25=16.1m），侧向刚刚度不规则则，属于竖向不规则则类型。结构方案设设计面临的的问题-3越层柱建筑要求主主体部分的的大堂一二二层上空，，大堂的四四根柱子为为12.5m高的独立越越层柱，周周边没有与与梁和楼板板连接，既既要控制越越层柱的截截面尺寸，，又要能满满足强度、、刚度和稳稳定性的规规范要求。结构方案设设计结构缝设置置工程体型复复杂，平立立面不规则则，根据不不规则程度度、地基基基础条件和和技术经济济等因素的的比较分析析，确定设设置防震缝缝兼伸缩缝缝，以此将将各楼地面面以上部分分分为三个个独立的结结构单元，，下设一层层地下室，，地下室顶顶板作为上上部结构嵌嵌固端。防防震缝沿房房屋全高设设置，地下下室、基础础不设防震震缝。结构方案设设计建筑各部分分结构体系系确定根据建筑高高度和高宽宽比，同时时考虑到设设防烈度不不高且层数数不多，可可采用钢筋筋混凝土框框架结构体体系。但因因本工程具具有大跨度度、内部空空旷、平面面和竖向不不规则等特特点，考虑虑部分梁柱柱构件采用用型钢混凝土土构件，保证主楼楼的层间刚刚度比满足足规范要求求。结构体系采采用部分结构构构件采用型型钢混凝土土构件的钢钢筋混凝土土框架结构构体系。结构方案设设计大跨度空间间屋盖结构构体系大跨度的屋屋盖采用网架结构，，形成下部部钢筋混凝凝土结构上上部钢网架架结构的混混合结构。。选择正放四四角锥网架架结构形式式，网架在在北面悬挑挑梁端设置置支座，其其他三面在在柱头设置置支座。支支座采用无无侧移的铰铰接支座，，网架节点点采用热轧轧无缝钢管管和螺栓球球，用高强强螺栓连接接。网架结构采采用SFCAD软件进行计计算。网架平立面面结构方案设设计越层柱主楼大堂的的四根越层层柱采用型型钢混凝土土柱，柱内内型钢为双双工字形焊焊接型钢。。工字形型型钢截面参参数：750×450×25×18(高×宽×翼翼缘厚×腹腹板厚)结构方案设设计大跨度梁大型会议室室跨度18m采用型钢混混凝土梁。。不仅控制制了梁的截截面尺寸，，减少对建建筑使用高高度的影响响，还能够够更好地满满足规范所所要求的承承载力和挠挠度的要求求。结构方案设设计基础结构型型式基础形式选选用梁板式筏板板基础。地下室采用用钢筋混凝凝土结构，，地下室顶顶板作为上上部结构的的嵌固层。。型钢混凝土土柱伸入基基础，采用用埋