国际园林博览会长江文明馆钢结构设计

2018-01-26胡俊华

中华建设 2018年1期

胡俊华

一、工程概况

本工程为第十届中国（武汉）国际园林博览会长江文明馆，位于园博园的中心地带，坐落于武汉市三环线南侧约100米、古田二路东侧1800米，为大跨度高空间结构，建筑占地面积34000平方米，总建筑面积31080平方米，建筑高度13.1米。建筑主体地上一层，局部设夹层，场馆部分为钢框架，办公部分(E区、G区)为钢筋混凝土框架，基础采用预应力高强混凝土管桩。工程建筑效果见图1所示。结合建筑平面布置及造型要求，通过设防震缝分为A、B、C、D、E、F、G七个结构单元,结构分区见图2。

图1 建筑效果

图2 结构分区示意

二、结构选型

1.：A区南门厅屋面为双层可呼吸式玻璃屋面，结构立柱选用500x10无缝钢管，与基础刚接，钢梁选用矩形钢管桁架。桁架上下弦杆截面为矩管250x200x10,：斜腹杆为方管150x150x5,：竖腹杆为方管150x150x4，桁架与钢管柱铰接连接，材质均为Q235B。

2.B区展厅，因建筑设计屋面为种植屋面，有覆土，屋面主梁跨度为25m，以及建筑专业对钢柱造型的要求，结构立柱选用箱型柱，翼缘和腹板厚度均为30mm，材质为Q345B,立柱与基础刚接，主钢梁选用变截面箱型梁，腹板厚度为20mm，翼缘厚度为60mm,：材质为Q390B,：梁跨中起拱：L/500，梁与柱铰接连接。次梁选用热轧H型钢，材质为Q345B：。结构楼面采用压型钢板-混凝土非组合楼板。B区局部结构平面布置见图3所示。

3.C区中央展厅,因建筑设计屋面为屋顶平台，没有覆土，屋面主梁跨度也为25m,：结构立柱选用：500x12无缝钢管，与基础刚接，主钢梁选用等截面箱型梁，腹板厚20mm，翼缘厚30mm,：梁跨中起拱：L/500，与柱铰接连接。次梁选用热轧H型钢，材质均为Q345B：,楼面结构形式同B区。

4.D区展厅结构布置基本与B区左右镜像对称，在此不再赘述。

三、结构静力分析与计算

1.设计荷载取值

设计荷载是结构分析的重要依据，取值的合理准确将直接影响结构的安全性和经济性。本结构设计主要荷载有永久荷载；可变荷载有活荷载、雪荷载、风荷载以及地震作用。根据GB：50009-2012、GB：50011-2010(2016年版)，B区相关荷载及工况组合分别介绍如下:

（1）永久荷载：装修荷载加上结构构件自重(结构构件自重由计算程序自动计算)。

（2）活荷载：屋顶平台为3.5KN/m2，屋顶采光天窗为1.0：KN/m2。

（3）雪荷载：基本雪压S0为0.50KN/m2。

（4）风荷载：基本风压ω0为0.35KN/m2,地面粗糙度类别为B类。

（5）地震作用：本结构抗震设防烈度为6度(0.05g)，设计地震分组为第一组，Ⅱ类场地土。

2.荷载工况组合

在荷载工况组合时考虑了以上所列各项荷载标准值,根据GB50009-2012的要求，结构应力计算分析及稳定验算主要考虑以下几种荷载组合工况：

（1）1.2：恒载；

（2）1.2：恒载：+：1.3地震荷载；

（3）：1.2：恒载：+：1.4活载；

（4）1.2：恒载：+：1.4风载；

（5）：1.2：恒载：+：1.4：x：0.9：活载：+：1.4：x：0.9：风载；

（6）1.2：恒载：+：1.2：x：0.5：活载+：1.3地震荷载。

3.计算结果

结构分析采用中国建筑科学研究院研发的PKPM以及同济大学研发的3D3S按照前述荷载取值及工况组合，按GB：50017-2003《钢结构设计规范》设计，对结构进行空间整体分析。对主要受力杆件的应力按钢材强度设计值的85%控制，本结构主体钢材主要采用Q345-B低碳合金钢，即控制主要构件的最大应力不大于236Mpa。

计算时，先初步确定构件材质及截面，再经过计算及结果信息反馈，最后再对结构进行校核、调整、计算和优化，直至得到经济合理、安全适用的满意结果。在计算中除按规范考虑有关荷载外，也考虑了由于施工误差引起和可能发生的支座位移等,最终计算结果均满足强度、稳定性和刚度要求。B区计算模型见图4。