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1、大跨钢结构设计经济性简析大跨钢结构设计的经济性简析纲要：本文介绍了大跨钢结构系统中选择不同的结构方案可能会抵达不同样的经济性。本文以某建筑体型独到的演艺中心工程为例，进行大跨钢结构经济性剖析。本工程因为悬挑局部曲线变化致使边柱斜率改变、悬挑范围大，造型没法采纳混凝土结构将实现，需采纳钢结构。本文以用钢量最为集中的两种影响因素进行剖析，在采纳合理的钢结构形式和大跨屋盖形式，抵达既保证建筑成效，又保证整体建筑的经济性和合理性的目标。重点词：大跨，钢结构设计，经济性，结构体型，大跨屋盖因为观演类建筑，有些同时拥有大型体育馆的功能，结构楼层关系复杂，内部空阔，屋盖跨度较大，存在巨型大悬挑桁架，所以不同
2、于一般的规那么结构，很难对其用钢量进行控制。本文联合某新建大型演艺类建筑的工程实例，研究用钢量控制的。1 工程概略本工程位于位于成都市新天府广场核心区，主要功能为12000 座的演艺中心、450 座音乐俱乐部以及配套的商业、技术、管理、车库等用房。总建筑面积约13 万 m2，地下 2层，地上 6 层，设计容纳观大家数为12000 人，属大型演艺中心。多功能剧场屋面最高处约为，小音乐厅屋面最高处约为。 0.000 以上的结构系统主要由三局部构成。（ 1多功能剧场主体结构： 钢筋混凝土框架 -筒体结构，各榀框架由斜柱、框架柱以及斜梁或楼面梁形成巨型大悬挑桁架。（ 2多功能剧场屋面结构：空间桁架及大
3、跨钢梁。（ 3小音乐厅：钢框架 -钢筋混凝土筒体结构。地下室顶板作为上部结构的嵌固端。多功能剧场与小音乐厅在地下室顶板以上设抗震缝分开，缝宽200mm。本文仅就多功能剧场进行剖析。2 结构方案比选的内容大跨度结构设计最易造成含钢量差距，最重要的影响因素主假如结构选型与大跨屋面结构。现就这双方面进行以下的方案比对。（ 1主体结构选型比较联合近似工程，比较剖析了本工程主体结构采纳钢结构与混凝土结构的合用性和合理性。（ 2大陀螺钢屋盖选型比较比较剖析了大陀螺钢屋盖采纳局部桁架+局部网架以及所有采纳桁架的结构进行经济性、合用性的综合比较。2.1 大陀螺主体结构选型比较与本工程近似的局部观演类建筑的结构
4、选型以下。上海世博会演艺中心：钢框架桁架 -芯筒剪力墙结构，楼层梁为钢梁图1。重庆大剧院： 局部体块为钢筋混凝土框架-剪力墙， 局部巨型悬挑体块为钢结构桁架+钢梁组合楼面图2。天津大剧院：钢筋混凝土框架-芯筒剪力墙结构。上海东方艺术中心：钢筋混凝土框架-剪力墙结构。此中，上海世博会演艺中心和重庆大剧院都有很大的悬挑结构，天津大剧院和上海东方艺术中心均没有大的悬挑结构，本工程框架结构的形式如图3 表示，在三层以上有较大的悬挑结构。本工程方案阶段设计考虑的主体结构采纳钢结构或型钢混凝土结构型钢混凝土柱 +钢梁或钢筋混凝土结构。此中型钢混凝土柱 +钢梁的结构与钢结构比较靠近，主要为钢结构，钢筋混凝土
5、结构方案梁柱主要为钢筋混凝土结构，局部杆件为预应力混凝土结构或少许杆件含有型钢。以下主体结构选型均指比较主要为钢结构的方案和主要为钢筋混凝土结构的方案。钢筋混凝土方案：钢筋混凝土结构应用宽泛，对施工单位的要求较低，土建筑价相对较低，经济性相对较好。可是钢筋混凝土结构自重要，资料强度低，构件截面尺寸较大，减小了有效使用面积，对建筑平面部署有必定的影响。上部结构自重的增大对根基有必定的影响，本次方案比较中暂不考虑。别的，因为混凝土结构关于复杂结构而言需要采纳增强举措才能实现设计需要的受力性能，设计难度大，设计周期长。钢结构方案：钢梁及组合楼板的采纳减小了楼面的结构自重，在必定程度上减小了竖向构件的
6、截面尺寸，进而提升有效使用面积，别的，钢结构资料的延性较好，因此抗震性能较好。关于大陀螺钢结构方案而言，所需的结构设计周期自己比钢筋混凝土方案有所缩短，可是需要钢结构制作厂家进行深入设计。一般来说钢结构的采纳使整体施工速度加速，但因为本工程设计周期较短，钢结构制作与地下室及其余混凝土结构施工的重叠时间较少，所以对工期的减少也遇到必定的影响。钢结构方案对施工单位的要求有所提升，土建结构造价相对较高。本工程三层以上悬挑较大，属于复杂结构，经过认真剖析，采纳混凝土结构并考虑预应力举措后，能够知足设计要求，固然给结构设计带来必定的难度和更大的工作量，但经济性比钢结构好，所以本工程大陀螺主体结构采纳复杂
7、混凝土结构。2.2 钢屋盖选型比较多功能剧场屋盖平面形状近似为圆形，直径约152m，屋盖顶部建筑标高为，檐口最低标高为。舞台区剪力墙、近舞台区的局部筒体、六层看台周边框架柱伸至屋盖以下，为屋盖供给支承。因为舞台偏置一侧，整个屋盖的悬挂荷载散布不平均，大的悬挂荷载集中在舞台台口双侧，所以屋盖设计中利用舞台台口两个楼梯间筒体支承结构，设置一个约8m 高的空间立体桁架作为舞台主桁架。舞台区上部屋盖荷载较大，以舞台主桁架及舞台剪力墙为支承，采纳平面桁架形式，跨度较小。舞台区之外的屋盖最大跨度约为 86m，跨度较大，可采纳钢桁架或网架结构，综合考虑建筑功能要求、经济性、适应性，选择适合的结构形式。与本工
8、程近似的局部观演类建筑的钢屋盖结构选型如下。上海世博会演艺中心：空间桁架结构；上海东方艺术中心：空间桁架结构；天津大剧院：空间桁架结构；河南艺术中心大剧院：钢桁架结构。图 4 为舞台区之外结构的网架方案，采纳正放正交的四角锥形式，跨中最大高度约 5m，周边高度 3m，上弦周边多点柱支撑，节点形式采纳焊接球节点，截面为圆管，资料为Q345B ，知足设计要求的钢屋盖结构用钢量约为105kg/m2不包括檩条及马道等 。图 5 为舞台区之外的空间桁架结构方案，呈放射线部署的径向桁架和环向桁架，以主桁架和周边框架柱、楼梯间筒体为支承，形成空间桁架，最大桁架高度约为。下部支承构件之外的屋盖由桁架悬挑，最大
9、悬挑范围抵达 26m。桁架截面为圆管，资料为 Q345B ，知足设计要求的钢屋盖结构用钢量约为130kg/m2 不包括檩条及马道等 。屋盖需综合考虑建筑功能要求、经济性、适应性选择适合的结构形式，屋盖平面形状、矢高、蒙受荷载结构是屋盖结构选型的主要因素，建筑外观和功能也特别重要。详细比较内容见表 3。因为矢高较低，悬挂集中荷载荷载较大，桁架结构系统在竖向刚度、悬挂荷载适应性、结构外露的建筑成效等方面比网架结构拥有相对优势，所以本阶段初步设计采纳桁架结构系统图 6。3 结语大跨的演艺类建筑，为了知足造型要求，选择适合合理的结构系统和大跨度的屋盖选型是用钢量的决定因素。此外，为进一步减小钢结构用量，还应付构件的截面尺寸进一步优化，如对主结构与次结构的部署进行梳理，经过进行合理地点的调整，进而使结构的受力性能与节点结构获得完善。如工程采纳框架结构梁、柱、支撑竖向受力构件采纳采用高强度的钢材， 楼面结构桁架次梁主梁吊柱采纳Q345B 及Q235B ，进行有效的结构自重的控制。均也可进行含钢量的控制。
