杭州大剧院结构设计.pdf

杭州大剧院结构设计 周 嵘 俞勤学 冯军洪 (杭州市建筑设计研究院杭州 310001) 摘 要杭州大剧院工程建筑设计新颖独特，给结构设计带来了很多新的课题，如斜桩设计、特殊体型结构的 抗风设计、大跨度空间钢结构设计、大面积圆锥面玻璃幕墙设计、双墙声学缝设计等，本文介绍杭州大剧院结 构设计的主要内容。 关键词：结构设计斜桩风洞试验 空间钢桁架 预应力梁 双墙声学缝 1 工程概况 杭州大剧院位于钱塘江畔、杭州市钱江新城规划用地区域内。西北、西南为规划中的市政府行政办 公大楼及城市广场。剧院占地96亩，总建筑面积约5．5万平方米，建筑高度46．4米，最大挖深一19．6 助用房组成。剧院外观造型新颖独特，总平面布置为一个椭圆，由一个双曲壳和一个倒置圆锥壳相交形 成，充分体现新千年的精神和杭州文化中心的特点。大剧院平面、剖面见图1、2。 图1大剧院平面图 图2大剧院剖面图 础设计 2．1 地质条件 根据岩土工程勘察报告，场地上部为钱塘江冲积沉积新近沉积的砂质粉土，下卧为高压缩低强度的 以上，层位稳定，其下卧层为(8)强风化至中风化砂砾岩，其中(2)--3、(3)一1夹土层为轻微～中等液化 等级，地下水位在地表下0．2～2．0米，建筑场地类别为II类。 杭州大剧院结构设计 161 2．2桩基础设计 根据工程地质条件及结构荷重分布不均匀的特点，并考虑存在中等液化土层的因素，采用大直径钻 孔灌注桩，以(7)一3圆砾层为持力层，桩端进人持力层深度不小于4倍桩径，桩底后压浆。单桩承载力 力机房等处设置抗拔桩，抗拔桩不进行桩底注浆。基础采用桩筏基础，地下室底板厚1～1．5米，C35防 水混凝土，抗渗标号不低于S8。 为了提高单桩承载力，减少沉降量，本工程对桩底采取后压浆技术，每根桩内设注浆管2根，兼作超 声波检测用，注浆采用425#普通硅酸盐水泥，采用压浆技术后，基桩承载力比注浆前提高20％～30％。 2．3斜桩设计 杭州大剧院屋盖空间钢结构的屋脊主桁架为三角形空间拱桁架，跨度172米，其落地支座处存在很 满足承载力及变形控制的要求，故设计采用斜桩，受施工工艺及施工机械的限制，采用锤击预制方桩 450×450，桩身与垂线的夹角最大能达到16。，桩长40米，分4节。每节长10米，焊接接头，桩基持力层 X—1、] 直于X方向也存在一较小的水平力，经计算，也布置少量斜桩，实际布桩每个支座共18根，其中抗压桩 移，在承台的被动土区采用600@400的水泥搅拌桩加固土体，加固深度一0．6m--一一6．0m。 图3斜桩图解计算 图4斜桩承台剖面 3风洞试验 杭州大剧院造型新颖独特，由一个双曲壳和一个倒置圆锥壳相交形成大剧院的主体建筑部分。由于 建筑体型复杂，既有双曲面，又有圆锥面，而我国现行规范对于这种体型的建筑物的风荷载计算缺乏相 应的体型系数，因此，为了给结构抗风设计提供依据，保证结构设计的安全、经济、合理，设计前进行了风 洞试验，按相似原理要求，在模拟大气边界层流场的风洞中进行模拟试验，测定建筑物表面的平均风压、 脉动风压和体型系数。试验的主要技术参数和试验内容如下： 米。 1 2．要求模型风压的测定存大气边界层矾洲中 (2)建筑处于A类地貌场地，地貌粗糙度系数n—m 1 2。 进行，平均M速沿高度按指数规律变化．指数一0 5米处，该高度在缩尺比1：200的情况F对应于宴际高度 (3)试验风速参考点选杠风洞高度的0 7，风速试验的时间比为l：54。 100米，参考风速为9n…．M洞风速比为1：3 5。取个风向角．共有24个风向