成都当代艺术中心钢结构连廊工程.doc

.成都当代艺术中心钢结构连廊工程 【摘要】钢结构连廊一般位于两主体结构之间，结构受力较为复杂，以成都当代艺术中心钢结构连廊为背景，利用有限元程序MIDAS/GEN对结构受力进行仿真模拟，根据分析计算比较合理的支座布置方案，确保结构受力的合理。 【关键词】钢结构连廊；支座布置；仿真模拟 Abstract： Steel linked structure is generally located between two structures， the force of structure is complex. Base on the steel linked structure of Chengdu Contemporary Art Center， use the finite element analysis software MIDAS/GEN to simulate， compare and analysis the reasonable layout of support programs ， ensure the rational carrying capacity of the structure. Key words： steel linked structure， layout of support， emulational simulation 近年来建筑结构不断发展，结构形式复杂的建筑越来越多，连廊结构也在许多建筑中有所应用，如位于上海市浦东新区陆家嘴金融贸易区的世纪连廊、上海迪士尼商店空中连廊、天津市第一中心医院空中连廊等。 1 工程概况 成都当代艺术中心位于成都市中心以南10公里的黄金地段，北临锦悦西路，东接天府大道北段，南边靠近成都绕城高速，西侧与成都新世纪环球中心相望。成都当代艺术中心整体效果图见图1，中间部分为钢结构连廊。 连廊平台面标高为53m，连廊平台由6片纵向桁架和若干横向桁架组成，纵向桁架端部与核心筒相连。跨度约85m，最宽处约34m，最窄处约17.5m。平台桁架高度为4.5m，端部加腋。连廊屋盖通过若干片刚架与平台两侧相连，刚架之间通过系杆及支撑相连，屋盖整体形成网格体系，刚架相对平台最大高度约为16m。钢结构连廊轴测图见图2和图3。 2 结构设计难点 1）本工程中钢结构连廊与两座核心筒连接，形成了类似多塔连体的结构受力体系。由于两座核心筒的结构受力特性不同，包括质量和刚度不一样，在地震荷载作用下，被连接的两座核心筒会由于连廊的存在 而相互影响出现耦连现象，使连接部位的应力变得非常复杂。而且连廊结构在地震荷载作用下可能与主体结构脱离，产生整体倒塌的现象。所以，如何设置连廊与核心筒的连接支座是设计的难点。 2）本工程中钢结构连廊由连廊平台与连廊屋盖组成，结构整体受力时，连廊屋盖与连廊平台一起抗弯，将导致连廊屋盖因为受力大而截面需要相应大，影响了建筑外观，如何做到满足设计要求又不影响外观是本设计的难点。 3 连廊支座设计方案 连廊与两座核心筒连接形式主要有三种，分别为刚度连接、铰接连接和滑动连接。连廊支座根据该三种连接形式做成固定支座、铰接支座、定向滑动支座、万向滑动支座等。 方案1： 固定支座 连廊与两座核心筒连接支座均采用固定支座，此种连接优势在于大大增强了连廊结构与筒体结构的整体性，但缺点是钢结构连廊不仅要承受自身的恒活载、风荷载，还要协调地震工况下连廊与筒体之间竖向、水平荷载作用下产生的不均匀变形。因此，采用固定支座时连廊与筒体连接处的节点受力复杂，会产生较大的轴力、弯矩和剪力，而且筒体结构与连廊连接位置也需要加强构造措施以满足刚性连接的承载力要求。 方案2：铰接支座 连廊与两座核心筒连接支座均采用铰接支座，此种连接相较刚性连接减少了端部连接弯矩，使得连接构件相对简单。但相对刚性连接来说，连廊整体刚度有所降低，变形增大，结构自振周期增长，振动频率减小。 方案3：滑动支座 连廊与两座核心筒连接采用一端铰接一端滑动或两端支座均采用滑动支座。滑动连接使连廊的受力简单，只需考虑连廊自身所受到的荷载，筒体只受到连廊传来的竖向力。滑动支座需要控制好支座的滑动量，或限制支座在一定的变形后承担水平力，保证大震时结构支座的安全。 本工程中核心筒尺寸相对较小，假如采用方案1或方案2的连接支座，则连廊的水平反力很大，对核心筒不利，且支座太大难以设计，所以不宜采用方案1和2。 4 连廊屋盖设计 为了能使屋盖构件截面做小，需要屋盖不与底下平台整体受力。因此钢结构施工时先完成连廊平台的施工，等平台楼板施工完后再安装连廊屋盖，从而使连廊平台承受大部份竖向荷载产生的弯矩，连廊屋盖只要承担自身荷载。 5 连廊结构仿真模拟分析 5.1 分析方法与思路 本工程采用大型结构计算软件MIDAS/GEN（版本V800）对连廊进行受力验算，验算连廊滑动支座方案下的受力，比较一端铰接一端滑动和两端滑动两种连接方式的支座反力， 以及采用施工验算考虑，分步计算完成连廊平台和连廊屋盖的设计。 5.2 支座方案反力对比 5.3连廊平台和屋盖分步设计 采用MIDAS/GEN施工阶段分析方法，将连廊平台与连廊屋盖分成两个施工阶段，分步加载模型与相应的荷载。 通过表2结构前三个振型周期对比可知施工阶段1和2的周期相差不大，表明连廊屋盖对连廊整体的刚度供献不大，连廊屋盖在设计中仅承担自身荷载，构件截面因此也可相应做小。 6 结论 1）连廊结构的仿真模拟分析结果表明，两端滑动方案设置较为合理。 2）通过分步设计连廊平台和连廊屋盖，表明在满足构件强度与稳定要求下，连廊屋盖截面能有效减小。 3）本文采用的连廊结构的仿真模拟分析从理论上确保了结构施工阶段的安全。 参考文献： 1 宋文晶，马 臣，袁锐文，等. 连廊结构分析与设计实例J. 建筑结构，2011，41（1）：55-58. 2 施 宇，张 俏，张国庆. 高层建筑屋顶钢结构连廊设计J. 建筑结构，2009，39（6）：91-92. 3 郑毅敏，徐文华，王建峰，等. 多塔楼连体建筑的高空连廊结构设计J. 建