南京奥体新闻科技中心整体分析及钢屋盖设计

图 , 剪力墙数量调整
构顶点最大相对位移和楼层最大层间位移角分别为 . % . % ! ! " $ ( . ! " & # ** ! ! #$ + # & + ! ! " ) ."’ : >-! . . ］ "［" ? .) # 5 + ! !
由表 ( 的计算结果， 可以得出如下 结 论： 剪力墙 .） 数量调 整 前 结 构 的 前 三 个 基 本 周 期 分 别 为! " ) $ $*， ， 数值偏小， 说明结构的抗侧刚度较大， ! " $ ) #， ! " , ( 5$ 9 剪力墙数量调整后结 构 的 前 三 个 周 期 分 别 为! " + ! *,， ， 比较 适 宜； 结 构 第 .， ! " * # *5， ! " $ $ !( 9 (） (振型分别
剪力墙调整后 序号 剪力墙调整前 ! " + ! *, ! " * # *5 ! " $ $ !( ! " ( # (, ! " . + !, ! " . , ($ ! " . . +. ! " ! 5 $# ! " ! + ** ! " ! + !+ . . . ( . # . , . $ . ) . * . + . 5 ( ! ! " ! ) #* ! " ! ) !, ! " ! $ )) ! " ! $ ## ! " ! , )( ! " ! , ,! ! " ! # *+ ! " ! # )# ! " ! # $* ! " ! # $)
$； ） 凝土楼板 厚 度 计 算； 面 层 恒 载： ／ $） % S ! Q Z C L ! 楼面 $， $， 活载： 多功能 厅 为 ! ／ 餐厅为$ ／ 其它 S " Z C L S " Z C L $； ） $； ） 房间为 $ ／ ／ S % Z C L Q 吊 挂 设 备 自 重： % S ! % Z C L " 屋
剪力墙调整后 ! " ! ) ,# ! " ! ) (+ ! " ! $ ,$ ! " ! , ++ ! " ! , +) ! " ! , !+ ! " ! # 5* ! " ! # 5. ! " ! # +) ! " ! # *,
表 . 所示， 整体计算模型如图 # 所示。
图 # 结构计算模型
材料力学性能
图 $ 结构模态图
( " $ 结构整体变形 结构 的 横 向 和 纵 向 均 按 《建 筑 抗 震 设 计 规 范》 （< ） 的地震 影 响 系 数 曲 线 来 计 算 水 平 地 = $ ! ! . .—( ! ! . 震作用。在地震 作 用 下， 剪力墙数量调整前结构纵向 （ 和横向 （$） 的最大顶点位移分别为. #） ! " $ ( ’’， 和横向 （$） 的最大顶点 调整后结构 纵 向 （#） + " 5 $ ’’； 位移分别为 . # " ! # ’’、 . , " # $ ’’。 剪 力 墙 数 量 调 整 前 后， 楼层纵、 横方向的各层侧移和层间 位 移 角 如 表 # 和 图 ) 所示。 由表 # 和图 ) 可知， 结构在剪 力 墙 数 量 调 整 前， 结
! ／ (） 小 （!-. 。各材 料 力 学 性 能 取 值 见 " !/. !0. & ’’
(。
!!!!!!!!!!!
序号 剪力墙调整前 . ( # , $ ) * + 5 . ! ! " ) $ $* ! " $ ) #! ! " , ( 5$ ! " ( ! ,+ ! " . $ $* ! " . # #! ! " . ! ++ ! " ! + 5, ! " ! + !, ! " ! * .,
第! "卷 第# #期
建
筑
结
构
$ % % "年# #月
南京奥体新闻科技中心整体wenku.baidu.com析及钢屋盖设计
范圣刚 舒赣平 姚一丹
（东南大学土木工程学院
汤荣广
南京 $ ） # % % $ &
南京 $ ） （江苏省建筑设计研究院有限公司 # % % & ’
［提要］ 结合南京奥体新闻科技中 心 工 程， 采 用 反 应 谱 法 对 其 结 构 进 行 整 体 抗 震 分 析， 并利用有限元方法对 结构中重要构件— — —( 形柱和托梁进行了受力分析。同时， 对南京奥体新闻科技中心上部钢结构屋盖设计进 行了介绍。通过计算分析， 发现该结构的抗震性能较好， ( 形柱和托梁构件受力合理且安全可靠。 ［关键词］ 反应谱 ( 形柱 托梁 球形节点 销栓节点
剪力墙数量调整前后结构的前 " （ ） 表" # 个自振周期 9
／ ! " , ! % & ’ 计算模型 ( " # 结构的梁柱 按 梁 单 元 简 化， 混凝土剪力墙和楼板 按壳单元简 化， 屋 面 结 构 按 空 间 杆 系 单 元 建 模。 由 于 屋面板在自身 的 平 面 内 外 刚 度 很 小， 因此在分析的过 程中忽略屋面 板 的 刚 度， 一般将其弹性模量值取为很
／ ! " # $ & ’ () " ’ ( + , +’ " -. # $ $ (+ # & / 0 # / & $1 2 2 34 $ + , "2 35 ’ " , " ( 8 , 05 $ : +’ " -; $ 0 < " 2 ( 2 $ " # $ & ) * +, . + 0 / % * % 6 %7 * 9 % *= #， #， #， $ （ ， ， * + , 1 2 * + 4 + 5 * 6 5 4 7 * + 8 * + 9 6 + 1 * + # : 4 ; 4 <= + 4 + . . > 4 + : 6 < < . . , 6 1 ? . * @ ? A + 4 ; . > @ 4 ? C * + 4 + / / 3/ / / / / / / / B D/ ； ， ， ） $ # % % & ’， : 4 + * $E 4 * + @ 1F + @ ? 4 ? 1 ? .6 G: 4 ; 4 <H > I 4 ? . I ? 1 > .: 6 J K ? 7 J C * + 4 + # % % $ &， : 4 + * / D /$ ： ， ) > + # & ’ 0 #8 . 4 + ? . > * < @ . 4 @ L 4 I* + * < @ 4 @ 4 @ . > G 6 > L . 7M @ 4 + ? . > . @ 6 + @ . @ . I ? > 1 LL . ? 6 7 * + 7 ? . 4 L 6 > ? * + ?L . L 0 / B 3 B1 / 3 3 3 M . > @ @ 1 I * @ ? .(@ * . I 6 < 1 L + * + 76 < 7 4 + . * L* > . * + * < N . 7M @ 4 + ? . G 4 + 4 ? . . < . L . + ?L . ? 6 7 J 8 . @ ? . . < @ ? > 1 I ? 1 > . 3 /M B B1 / ， > 6 6 G 7 . @ 4 +6 GC * + 4 + < L 4 IC . P @ * + 78 . I + 6 < 6 . + ? . > 4 @ * < @ 6 4 + ? > 6 7 1 I . 7 J 8 > 6 1 -I 6 L 1 ? 4 + + 7* + * < N 4 + ? / D /O B 3 / B: / 3 /* B /4 I * +M . I 6 + I < 1 7 . 7? * ? ? . @ ? > 1 I ? 1 > .* @/ 6 6 7@ . 4 @ L 4 I I * * M 4 < 4 + 7? .(@ * . I 6 < 1 L +* + 76 < 7 4 + . * L @ * > . @ * G . J 3 B* 3 /M ： ； ； ； ； ? $ : 2 & +> . @ 6 + @ . @ . I ? > 1 L (@ * . I 6 < 1 L + 6 < 7 4 + . * L M * < < @ * . 6 4 + ?3 4 + 6 4 + ? 3 3 3 /M 3 D D *
表!
泊松 比! ! " ( ! " ( ! " #
4 , ! 4 , $ 6 # , $
# , $
( " , 动力特性 根据以往类 似 工 程 计 算 分 析 的 经 验， 取结构的前 发 ( ! 个模态来计算分 析。 根 据 对 原 结 构 分 析 的 结 果， 现原结构的整 体 抗 侧 刚 度 较 大， 并结合后期建筑交通 功能的要求， 故将原框架 剪力 墙 结 构 中 的 剪 力 墙 进 行 7 ， 剪力墙调整前后的结 了调整 （数 量 减 少 了 . . " , )8 ） 构平面布置如图 , 所示。剪力墙数量 调 整 前 后 结 构 的 自振周期见表 (。
图 # 新闻科技中心立面 图 $ 南京奥体新闻科技中心立面
, H U $ % % % 有限元软件。 $ S # 抗震验算条件 工程结构的设 防 烈 度 为 R 度， " 类 场 地。 采 用 反 应谱法对结 构 进 行 整 体 抗 震 分 析。 由 于 《建 筑 抗 震 设 计规范 》 （2 规定对大跨结构仅在T度 V " % % # #—$ % % #） 以上的抗震验 算 中 才 进 行 结 构 的 竖 向 地 震 作 用 计 算， 故不需验算其 竖 向 地 震 作 用， 仅需验算两个水平方向 的地震作用。由 抗 震 验 算 条 件 可 知， 水平地震影响系 数最 大 值 !L 结 构 场 地 的 特 征 周 期 !/ X S % T， * W X% 结构阻尼比 "X% S % "。 % S Q "， $ S $ 结构荷载取值 重力荷载 代 表 值 主 要 包 括 " %Y 楼 面 活 载 和 屋 盖 雪载、 结 构 自 重、 吊 顶 荷 载。 根 据 建 $ % LL 面 层 自 重、 楼 面 恒 载： 按混 筑功 能 布 局， 结 构 计 算 荷 载 取 值 为： #）
Q !
(； ） 面板自重： ／ 檩 条 自 重： ! " # $ % & ’ ) 屋 盖 钢 结 构 支 撑、 ( ( ／ ） 屋面 雪 荷 载： ／ 基 本 风 压： ! " ( ! % & ’； * ! " ) $ % & ’； +）
为纵向和横向平动 （图 $ ， ） ， 第 # 振型为扭转振型 （图 : ; ） ， 其周期与第 .， 说明 $ 1 ( 振 型 的 基 本 周 期 相 差 较 远， 结构的抗扭刚度较强； ） 通过对比分析， 对结构进行抗 # 震分析时取前 ( 其纵横向的 累 计 振 型 参 与 质 ! 阶模态， 量均超过了 5 故不需再增加计算模态数。 !8 ，
@
工程概况 南京奥体新 闻 科 技 中 心 位 于 南 京 市 河 西 地 区， 为
全国第十届运动会的新闻办公中心。结 构 整 体 东 西 长 南北宽 Q 主体 结 构 为 九 层， 外带局部裙房和 # $ ! L， R L， 高为 # 的观 光 塔， 科 技 中 心 的 屋 盖 结构为空间弧 # % L 形钢结构体 系， 如 图 # 所 示。 主 体 结 构 是 由 对 称 的 两 个矩形结构组 成， 通过一系列空中连廊将这两个结构 连为整体， 下部结构采 用 了 八 个 ( 形 柱 和 托 梁 来 支 承 上部结构， 如图 $ 所示。 主 体 结 构 为 混 凝 土 框 架 剪力 0 墙结构 体 系， 结构层#高’ 层$高! 层!高 S Q L， S " L， " S % L，层 Q 以 上 高 ! S T L。整个结构的混 凝土强度等级为： 层# 柱和剪 !! 梁 为 : Q %， 力墙 为 : 层 Q!& Q "； 梁、 柱和剪力墙均为 : Q %。屋 盖 结 构 为 空 间 交 叉 桁 架 体 系， 以 两边空 间 主 桁 架 为 主 要 受 力 体 系， 中间通 过空间 次 桁 架 来 连 接 两主桁架。 A 结构整体分析 由于整个结 构 受 力 体 系 较 为 复 杂， 故需对此结构 进行 动 力 特 性 和 整 体 抗 震 分 析 。 结构整体分析采用
材料 抗拉强度 " 弹性模量 ! 抗压强度 " 1 2 , ／ (） (） (） （ /. （& ／ （& ／ ! & ’’ ’’ ’’ # " ( $ # " # $ ( ! " ) . 5 " . ( . " . — . " * . . " + ! — 屈服强度 "3
(） （& ／ ’’ — —