某文体中心南区结构设计

2018-07-03李志鹏

山西建筑 2018年14期

李志鹏

(中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120)

1 工程概况

本项目建筑面积66 465 m2，地上5层，地上1层～3层层高为6 m，地上4层、5层层高为4.5 m，主要建筑功能为区级剧院、图书馆、文化馆、体育文化教学等。地下3层，地下1层层高6 m，为全民健身中心、非物质文化遗产展示中心、设备用房等；地下2层和3层层高4.5 m，主要为停车库、库房等。南区最高点为32 m。出屋面有一层斜装饰架层，高度为30 m～32 m。建筑物宽度为50 m～98 m，总长度约126 m。本工程基本柱网为8.7 m×9.0 m，8.7 m×12.0 m，观众厅柱网为26.6 m×27.7 m，主舞台柱网为23.2 m×30.8 m，南北区连接部位跨度为24.5 m×62 m，建筑剖面见图1,图2。

2 设计依据

结构设计使用年限为50年，地震基本烈度值为8度，0.2g，αmax=0.16，地震分组为第二组，场地类别Ⅱ类，特征周期Tg=0.40 s。基本风压值为0.45 kN/m2，地面粗糙度为B类，基本雪压值为0.45 kN/m2。

3 结构选型及设计

3.1 结构选型

由于剧院结构不规则，质量分布集中，使结构质心与刚心不重合且偏心较大，在地震作用下给结构带来了很大的扭转效应，并且为了满足剧院的特殊功能，结构平面开大洞很多，不利于地震作用下水平力的传递，连接部位薄弱，造成洞口附近构件应力集中。因此本工程采用框架—剪力墙结构，利用楼梯间及电梯厅在结构周边设置剪力墙，并且在剧院大洞口周边设置剪力墙，以此来解决结构扭转以及楼板不连续水平力传递的问题。结构1层～3层布置见图3～图5。

3.2 结构嵌固部位选取

正常情况下应选取地下1层顶板标高为嵌固层，但由于结构东西两侧局部存在下沉庭院及通道，1层顶板无法起到完全嵌固的作用，所以选取地下2层顶板作为结构计算的嵌固层，同时考虑地下1层顶板也有部分嵌固的作用，设计时同样遵照规范对于嵌固层的要求进行设计，保证结构设计的安全性。

3.3 楼盖、屋盖结构设计

楼盖主要采用混凝土主次梁楼盖形式，由于剧院的特殊平面要求，观众厅、舞台、侧台顶均为大跨度屋盖，结构采用单向钢梁+钢筋桁架楼板的设计方案。由于剧院的特殊性，剧院舞台顶屋盖需考虑较大的吊挂荷载，包括栅顶、滑轮层、面光桥、马道等等，综合考虑活荷载取10 kN/m2。钢梁计算考虑组合楼板的作用，应力比均控制在0.8以下，挠度变形也满足规范要求。

4 抗震计算分析及设计

4.1 抗震等级的确定

本工程为重点设防类(乙类)，根据规范要求，乙类建筑应按提高1度确定抗震等级，所以剪力墙、框架抗震等级设定为一级。

4.2 计算结果分析

采用SATWE软件对结构进行多遇地震下的结构整体计算，分析结果如下：

1)振型分析。

表1列出了前三个主要振型的结果，其中前两个振型均以平动为主，第三个振型出现了较大的扭转，且第一扭转周期与第一平动周期之比小于0.9，说明结构具有较好的抗扭刚度。结构前3阶周期及振型见图6。

2)地震反应谱响应结果见表2。

表2 地震反应谱响应结果

根据表2的统计结果，结构主要参数均符合规范要求混凝土结构强度、刚度设计满足规范要求，结构抗扭转刚度合理。

4.3 结构不规则项统计

结构不规则项见表3。

表3 结构不规则项

本项目不属于超限结构。

4.4 结构不规则项采取的措施

4.4.1弱连接部位设计

舞台等大洞口周边的范围属于薄弱部位，在地震力的作用下容易产生楼板的应力集中，所以对于薄弱部位的楼板进行特殊设计，楼板厚度加厚至150 mm，并配置上下钢筋网来增加楼板的承载能力。同时洞口周边边梁加强抗扭措施，增大抗扭钢筋。

4.4.2斜柱设计

建筑东、西两侧立面为随高度增加逐渐外倾的效果，结构在东、西两侧设置圆形斜框架柱。斜框架柱随建筑立面外倾角度均不相同，最小为2°，最大为43°。由于斜柱的轴力会在水平方向产生分力，并随斜度的增加而增大，此水平分力主要由与斜柱相连的楼层框架梁承担。因此对于框架梁受拉的情况进行单独复核，将上部钢筋设置为通长钢筋，加大腰筋以满足梁所承受的拉力。对于连接斜柱与斜柱之间的框架梁梁柱节点进行放样设计，以满足规范要求的框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径不大于所在位置柱弦长的1/20。节点示意图见图7。