杭州国际会议中心裙房钢屋盖时程分析.pdf

第六届全国现代结构工程学术研讨会 杭州国际会议中心裙房钢屋盖时程分析 杨木旺罗永峰刘晓宋怀金 李建宏 (同济大学土木工程学院建筑工程系，上海，200092) (中国联合工程公司，杭州，310006) 摘要：大跨度空间结构体形多样，地震作用下，频谱密集、地震响应复杂。我国现行移：震规范没有专门针对大空间结构的 分析与设计方法，因而在大空间结构设计中，通常需要对具体结构进行深入的动力特性分析和抗震设计验算。本文根据设计 需要，对杭州国际会议中心裙房钢桁架曲面屋盖进行了时程分析，获得了该结构在规范规定的地震波作用下的动力特性，总 结出该类大空间曲面桁架体系屋盖结构的动力特性和地震反应特性。为结构设计提供了详细的数据，为此类大空间结构的设 计提供了有价值的参考资料。 关键词：大跨空间结构，曲面桁架体系，地震时程分析 一、工程概况 杭州国际会议中心位于杭州市钱江新城核心区。该工程由主楼、裙房和地下室组成，总建筑面积 117630m2。裙房平面近似椭圆形，长轴179m，短轴142m，其屋盖面积约为68080m2。裙房屋盖为曲面桁 架体系，由空间桁架、平面桁架、托架和檩条组成，屋盖各构件沿建筑中心线左右对称布置。部分桁架为 多层桁架，由连接于柱项的托架支撑，端部悬挑，最大悬挑长度达17m。屋架上弦最高处净高12．500m， 主桁架最大跨度为60．8m。图1为其整体结构布置图；图2为裙房钢屋盖平面布置图。 由于屋盖结构空间跨度大，体系复杂，在地震作用下动力反应不同于传统的刚性结构体系。本文采用 时程分析法，对该屋盖结构进行了动力特性和地震反应分析，获得了该结构的动力特性，并进行结构的抗 震性能验算与分析，总结出该结构的动力特征和地震反应特点，为结构设计提供详细的数据。 图1整体结构布置图 图2裙房钢屋盖平面布置图 结构模型及计算参数 本结构地震反应计算模型采用梁单元和壳单元，由于裙房位于整体结构的底部，主体结构的底部刚度 比裙房空间结构刚度大很多，故可认为主体对裙房有足够的刚度约束，即计算模型四周与主体相连采用铰 接约束，裙房其它支座采用固接约束。 762 工业建筑2006增刊 第六届全国现代结构工程学术研讨会 (一)地震动计算参数 抗震设防类别：乙类；结构重要性系数：1．0；结构抗震等级：一级。 抗震设防烈度按7度考虑；地震分组I组；水平地震影响系数：常遇地震时O．08，罕遇地震时0．50： 场地类别：II类；结构阻尼比：常遇地震时o．02，罕遇地震时o．05；场地特征周期!I=0．35s。 cngs2。 时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值：常遇地震时35cm／s2，罕遇地震时220 (二)结构动力特性 对结构的前40阶模态计算，表l给出了前20阶模态所对应的结构周期11I： 表1 裙房结构各模态周期值 模态 l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 周期(s) 0．642 0．607 0．602 0．585 0．578 0．563 0．547 0．536 0．535 O．519 模态 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 周期(s) 0．503 0．473 0．467 0．455 0．453 0．447 0．440 0．436 0．424 0．423 由表1可知：结构的频谱密集，前20阶模态周期均在0．5s附近；结构的前六阶振型均发生在空间桁 架悬挑部分，因为悬挑部分刚度和约束较弱，地震作用影响较大。 (三)阻尼的确定 对于均质材料或单一类型的材料，可以采用瑞雷比例阻尼的假定，即将多自由度体系方程中的粘性阻尼 矩阵【C]写成质量阵[M]和刚度阵[K】的线性组合形式121：