高层建筑悬挑防护要求范例(3篇)

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高层建筑悬挑防护要求范文

某工程项目为点式高层住宅楼,地上34层,地下1层,总建筑高度98.8m,首层层高3.6m,2层以上为标准层层高2.8m,工程结构形式为剪力墙结构,建筑平面周边凸凹不平,同时,还要考虑外脚手架外墙装修时使用,这在外脚手架搭设时增加了很大难度。

2本工程外脚手架方案选择

外脚手架分别选用落地式脚手架和悬挑式脚手架两种。3层以下采用落地式脚手架待基坑回填夯实后,在其土面上浇筑100厚C15混凝土,立杆下采用长2000mm,宽200mm,厚50mm的松木板,木板经防腐处理后,按立杆纵向布置;在外立杆500mm外做宽250mm,深200mm的排水沟,沿脚手架外侧环绕贯通。3层以上采用分段悬挑式外脚手架,以建筑楼层5层~8层(高度小于24m)为一段架设,包括有脚手架体、悬挑型钢、悬挑固定件及连墙杆,脚手架体是由立杆、小横杆和大横杆组成的多层长形框架。

分段悬挑式外脚手架采用16号工字钢在楼层结构平面上悬挑,16钢丝绳斜拉保护,工字钢悬挑长度(外伸部分)La=1350mm,搁置在楼层结构长度(后锚部分)Lb≥2600mm,搁置长度部分采用两只20圆钢Ω形地锚。悬挑脚手架在阳角转角处采用整根工字钢(长度为:L=6000mm)斜向悬挑,每个阳角部为三根,均匀布置。在悬挑钢梁上按照立杆布置要求,焊上规格20或22钢筋头,长度不小于100mm,作为控制立杆位移。悬挑钢梁端部下口焊上两只长50mm,间距50mm,规格16的钢筋栓,以防钢丝绳受力过程中产生滑移,每根悬挑钢梁均应加设斜拉钢丝绳。

外脚手架采用钢管搭设,其钢管的立杆间距1.5m相邻立杆的对接扣件交错布置,两个相邻立杆的接头不应设置在同步内,同步内隔一根立杆的相邻接头,在高度方向错开的距离不宜小于500mm,各接头中心至主节点距离不宜大于1/3。架宽1.05m,钢管大横杆步距1.8m,每步内加设1道水平钢管作为扶手。纵向水平杆设置在立杆内侧,其长度不宜小于3跨;纵向水平杆接长采用对接扣件连接,纵向水平杆的对接扣件应交错布置,两相邻纵向水平杆的接头不准设置在同步或同跨内;在封闭型脚手架中同一步纵向水平杆必须四周交圈,用直角扣件与内、外立杆扣牢固定。

外脚手架剪刀撑按45°~60°,从架体两端开始从底到顶连续布设;剪刀撑斜杆应采用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端和立杆上。旋转扣件中心线到主节点距离不宜大于150mm。横向斜撑应在同一节间,由底到顶乙字形连续设置。剪刀撑、横向斜撑搭设应随立杆、纵向水平杆等同步搭设。外脚手架还必须按要求设置连墙杆,以2步2跨菱形或方形布置。连墙杆宜靠近主节点设置,偏离不大于300mm。

外脚手架外立面满挂密目安全网做全封闭,必要时密目网外侧尚应加挂钢丝网或竹笆等,以确保架上人员操作安全和避免物件坠落。架体内底层、施工层必须采取硬质水平防护,每隔两层且高度不超过10m设水平安全网,同时,操作层下也设安全网,安全网必须兜挂至建筑物结构。

3悬挑式外脚手架的设计计算

悬挑式外脚手架的计算包括脚手架架体的计算和悬挑结构的计算两部分。主要考虑的荷载有恒荷载:包括脚手架结构自重,立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑、扣件和防护设施等的自重;活荷载:包括施工荷载以及风荷载。

1)脚手架架体的计算内容包括纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算;立杆的稳定性计算;连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算;架体中受弯构件的变形验算等。2)悬挑结构的计算内容根据悬挑式脚手架的荷载传递规律,悬挑结构的计算应包括:型钢底梁的计算(包括抗弯强度计算、抗剪强度计算、局部承压强度计算、整体稳定性验算和挠度计算);斜拉索的抗拉强度计算。

总之,悬挑式外脚手架的设计计算内容涉及到多方面的知识,具体计算时必须根据脚手架的荷载传递特征进行仔细的分析,进而确定需要计算的内容和计算方法。

4悬挑式外脚手架的构造及搭拆

悬挑式外脚手架是一种利用悬挑在建筑物上的支承结构搭设的施工用脚手架,架体的垂直方向荷载通过悬挑支承结构传递到主体结构上;悬挑式外脚手架由型钢支承架、扣件式钢管脚手架及连墙件等组合而成。

悬挑式脚手架搭设和拆除前,应由脚手架施工方案编制人员对持有脚手架作业上岗证的人员进行安全技术交底;搭设和拆除过程中,其对应的地面位置应设置临时围护和禁止标志,并有专人监护;脚手架的底部和外侧应有防止坠物伤人的防护措施。悬挑式脚手架搭设必须配合施工进度搭设,一次搭设高度不应超过相邻连墙件两步以上。连墙件、剪刀撑等的设置也应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设。

拆除脚手架时,必须由上而下逐层进行,严禁上下同时拆除;连墙件必须随脚手架逐层拆除,严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架;分段拆除高差不应大于两步;卸料时各构配件严禁抛掷,应有专人转运。

悬挑式脚手架搭设完毕后,脚手架施工方案的编制人员必须参加验收,确认符合设计要求,并签署意见后方可投入使用,架体醒目处应悬挂验收合格牌、限载牌和安全操作规程牌。

5悬挑式外脚手架的使用

悬挑脚手架使用过程中,架体上的施工荷载必须符合设计要求,结构施工阶段不得超过2层、装饰施工阶段不得超过3层同时作业,集中堆载不得超过300kg;每月定期对悬挑脚手架进行安全检查,其主要检查:杆件的设置和连接是否符合构造要求,悬挑梁是否松动,立杆是否悬空,荷载是否超限,拉结件是否牢固可靠,扣件螺栓是否松动,立杆沉降与垂直度的偏差是否符合规范要求,安全防护措施是否符合要求。

高层建筑悬挑防护要求范文篇2

【关键词】高层建筑;悬挑式脚手架;安全管理

随着经济的发展、高层建筑日趋增多,悬挑脚手架也在高层建筑施工中日益增多。加强悬挑脚手架的安全监督管理,特别是对影响悬挑脚手架可靠性因素的监督管理很值得我们进行深入的探讨,这是确保悬挑脚手架使用安全,避免大事故的发生具有重要意义。

1悬挑式脚手架的基本结构

悬挑式脚手架是一种利用悬挑在建筑物上的支承结构搭设的施工用脚手架,架体的垂直方向荷载通过悬挑支承结构传递到主体结构上。悬挑式脚手架由型钢支承架、扣件式钢管脚手架及连墙件等组合而成。结构形式有:悬臂梁式、斜拉式、斜撑式及复合式几种。臂梁式结构构造简单、受力明确,设计时一般应首先考虑采用悬臂梁式结构。悬挑式脚手架多用在高层建筑中,一般采取分段搭设、分段悬挑。

2悬挑脚手架施工前的管理

2.1悬挑式脚手架搭设必须明确安全管理责任

2.1.1建设行政主管部门负责本行政区域内建筑施工的管理,建设工程安全监督站受各地建设行政主管部门委托,负责本行政区域内的建设工程安全监督管理。

2.1.2各建设项目实行总包负责制,总包单位应落实施工现场的各项安全措施,悬挑架搭设(拆除)专业队伍应具有相应的施工资质,应当服从施工总承包单位对施工现场的安全生产管理,悬挑架搭设单位应对搭设质量及其作业过程的安全负责。施工总承包企业要针对施工现场重大危险源专门制定相关的安全技术管理制度,成立相应的管理机构,定期对所属项目的危险源进行检查。

2.1.3参与悬挑脚手架搭设(拆除)的操作人员必须持证上岗,上岗前必须进行三级教育并考核合格。

2.2悬挑式脚手架搭设前的准备工作

2.2.1悬挑架的设计制作等必须遵守国家及各地方建设主管部门的有关规范标准。

2.2.2悬挑架施工前应编制专项施工方案,必须有施工图和设计计算书指导施工,主要包括:悬挑式脚手架的平面、立面、剖面图;预埋件布置图及节点详图;连墙件的布置图及构造详图;阳台、转角、采光井、架体开口处等特殊部位的详细技术要求和节点详图。设计计算书内容包括①材料的抗弯强度;②抗剪强度;③整体稳定;④挠度。设计图及计算书均应符合安全技术条件,审批手续齐全(必要时组织专家组进行会审),并在专职安全管理人员监督下实施。

2.2.3悬挑架的支承与建筑结构的固定方式须经设计计算确定,必须得到工程设计单位认可,主要考虑是否可能破坏建筑结构。

2.2.4材料选型、进场验收管理。

在JGJ130-2001规范中,脚手架钢管列出了两种规格:外径48mm、壁厚3.5mm和外径51mm、壁厚3.0mm,推荐采用外径48mm、壁厚3.5mm,长度不超过6.5m,重量不宜超过25kg,外径及壁厚允许最大误差为-0.5mm,长管弯曲≤20mm,短管弯曲≤10mm;每根钢管必须有防锈漆处理。鉴于目前的建筑市场的状况,在方案验算时对材料壁厚进行折减,外径48mm、壁厚3.5mm的钢管,按3.0mm厚度计算,使现场管材与理论计算尽可能相符。

悬挑脚手架应采用型钢制作悬挑梁、悬挑桁架或附着式钢三角架,不得采用钢管。目前悬挑梁多采用普通工字钢或槽钢,对于型钢梁型号规格的选择,一般仅选择危险性较大的有代表性的几根梁进行验算,通常选择凸阳台、飘窗等悬挑长度较长处。实际上,在建筑物的阳角处,虽然型钢梁悬挑长度并不是最长的,但此处是两侧立杆的交汇点,其承受的荷载是最大的,且不易固定。很多方案编制人员忽略了此处的计算,仍按普通位置设置,会造成一定的安全隐患。

进场的管件和管材、型钢等产品必须有质量合格证明和检测报告等证明材料,扣件生产厂家必须有生产许可证。对重复使用的材料必须严格按照检验批的要求进行外观和力学性能验收,特别是钢管壁厚及扣件的拧紧力矩,扣件中的锻铸扣件已经有国家标准和专业检测单位,质量有保障;对钢板压制扣件目前无国家标准,难于检查,故不推荐使用。扣件螺栓必须有足够的抗滑、抗旋转和抗拔能力,并具有一定的安全储备。一般扭矩控制50N.m,最大不得65N.m。对不合格检验批应及时退场,并做好相关记录。

3悬挑脚手架的搭设安全、技术管理

3.1悬挑脚手架的搭设的操作安全管理

3.1.1悬挑脚手架的搭设方案必须按规定通过相关程序的审批,施工单位应建立相应的管理制度、机构和配备管理人员,操作人员必须持证上岗,上岗前必须经三级教育并考核合格。

3.1.2悬挑式脚手架的底端,必须采取防止人和物体的坠落的全密封措施。搭设过程中,须指定监护人员进行监护。搭设操作人员必须落实各项个人防护措施,如佩带安全带,穿防滑鞋等。

3.1.3脚手架采用租赁方式或由专业施工单位进行脚手架搭设施工的,总包单位对其搭设过程负有督促落实各项安全措施的义务。

3.2悬挑脚手架的搭设的技术管理

悬挑脚手架的搭设除按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001(以下简称JGJ130-2001规范)、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99、《钢结构设计规范》GB50017-2003及参考当地的建设主管部门的有关规定外,还应注意以下几方面的考虑。

3.2.1关于主体结构相关位置的承载力验算

型钢梁固定在主体结构上,脚手架上的荷载通过型钢梁传到支承的结构构件上,如果外脚手架太高或型钢梁悬挑太长,该荷载超过了型钢梁的支承构件的承载能力,将会引起构件的损伤或破坏,将导致外架的失稳和垮塌。因此,型钢梁支承在梁、楼板或墙上,对于墙,一般认为可以不再验算,对于梁、板,则需要验算其强度和刚度,验算内容包括:支承点混凝土的抗弯、抗剪、抗扭、局部承压承载力,如采用钢筋拉环,还应验算混凝土的抗拔承载力。如不满足承载力的要求,或者降低悬挑脚手架的高度,或者对结构构件进行加强。

3.2.2关于水平荷载的考虑

珠海是一座沿海城市,每年6-11月台风频发,因此风荷载是重要的水平荷载,是使悬挑脚手架结构产生内力和位移的重要因素,悬挑脚手架的连墙件是承受水平荷载的主要构件,因此悬挑脚手架应加强以下几方面的考虑。

(1)悬挑式脚手架搭设时,连墙件、型钢支承架对应的主体结构混凝土必须达到设计计算要求的强度,在上部的脚手架搭设时型钢支承架对应的混凝土强度不得小于C15。因此,必须要有混凝土强度检测报告。

(2)预埋件等隐蔽工程的设置应按设计要求执行,保证质量,预埋连接的验收手续应齐全。

(3)开始搭设时应按连墙件要求设置临时连墙件,直至连墙件设置稳定后,方可根据情况拆除临时连墙件;对没有完成搭设的悬挑式脚手架,每日收工时,应采取可靠措施固定,确保架体稳定。

(4)悬挑脚手架一般用于高层建筑,风荷载从低到高变化较大,因此如内连墙件间距在整个建筑全高内均相同,则安全系数较高但经济性比较差。一般认为对不同悬挑段连墙件间距应分别进行设计计算,为便于施工和管理,同一悬挑段内连墙件间距应保持一致。对于离地高度≥40米的脚手架连墙件除应考虑承受水平风荷载的作用外,还应考虑抵抗风上翻流的作用,施工时可以在与连墙杆对应的外立杆处设置刚性斜拉杆与上层主体结构的预埋件连接,或将连墙件改为双扣件,间距加密。

(5)挡风系数:目前施工现场脚手架基本上都满挂安全网,因此在进行计算时,应充分考虑JGJ130规程中对挡风系数的具体情况约定,其挡风面积按实际情况进行调整;如密目安全立网的挡风系数,按生产厂家提供的数据计算,常用的2000目安全网的挡风系数为0.841。

3.2.3关于立杆与悬挑构件的连接

脚手架立杆与型钢悬挑结构的可靠连接是保证架体安全的重要措施之一。节点的制作(悬挑梁的锚固点、悬挑架的节点)必须进行设计,设计时考虑连接件的材质,连接件与型钢的固定方式。现多采用焊接或螺栓连接的结构,不采用扣件连接,以保证节点是刚性的。目前普遍采用是预埋圆钢环或U型螺栓,采用U型螺栓的固定方式有压板固定式(紧固)和双螺母固定(防松),这是对直接承受力荷载的普通螺栓受控连接,应用双螺帽或其他防止螺栓松动的有效措施。

3.2.4关于型钢悬挑构件与建筑物主体结构的连接

悬挑脚手架通过型钢悬挑构件附着在建筑物主体结构上,型钢悬挑构件与主体结构之间常见的连接方法有螺栓连接法、预埋锚筋法、预埋铁件法等,连接强度应经计算确定,型钢悬挑构件固端长度必须超过悬挑长度的1.5倍,这样可以减少对建筑结构的影响,保证梁在使用中的安全,提高锚固强度。

(1)螺栓连接法。由于是通过螺栓紧固件将型钢构件固定在主体结构上,连接安全可靠,受力明确,但制作螺栓较繁琐且费用高,采用对穿螺栓连接,螺栓可回收利用,可节约螺栓制作成本,但要增加预留洞口或钻孔而产生的费用。

(2)预埋锚筋法。钢筋环与型钢之间间隙采用木楔打紧,方法简单,具有一定的紧固力,但木材抗压强度较低,受力后会产生较大变形,且木楔容易被工人取下;采用加焊门形钢筋压住型钢构件,工序较多,且焊接是立焊,焊接质量难以得到保证;采用锚筋后弯焊接,方法简单,有一定紧固力,焊接为水平搭接焊,可靠性比加焊门形钢筋稍高。预埋锚筋法的共同缺点是锚筋不能再回收利用。严禁直接将钢筋环折弯来压紧型钢,这种方法表面上看可使锚筋与型钢紧密结合,但当钢筋环受力后极易被拉直,对脚手架安全非常不利。当采用钢筋拉环锚固时,应确保拉环不会从混凝土楼板中拔出。

(3)预埋铁件法。一般采用预埋铁件与型钢焊接固定,安全可靠,但预埋铁件不能回收,加上拆除时钢构件割除后会发生长度缩短或截面缺损,材料成本较高,而且现场焊接工程量较大,焊缝质量难以控制。

比较上述几种做法,本人认为,型钢悬挑构件与主体结构之间采用螺栓连结应为首选。

3.2.5关于采用钢丝绳作为斜拉式斜拉杆,钢丝绳是否受力的讨论

斜拉式的斜拉杆一般采用钢丝绳,斜拉钢丝绳主要存在以下问题:(1)偏心问题。(2)固接端断丝问题。(3)受力不均衡问题。(4)钢丝绳的伸长率大问题。(5)钢丝绳是一种柔性材料,不能抵御台风、龙卷风等产生的上翻流作用的问题。(6)钢丝绳必须在上一层楼面(锚固部位)结构混凝土强度达到要求时才能设置,将出现脚手架搭设滞后的问题。

对悬挑脚手架搭设斜拉钢丝绳是否受力,直接影响到受力模型,也直接影响到型钢梁的选择。如果钢丝绳按受力考虑,则型钢梁的力学模型为简支结构(前端锚固点不考虑受力);如果不考虑钢丝绳受力,仅作为一种安全储备,则型钢梁的力学模型为悬挑结构。针对这种情况,不少地方出台的有关规定,都倾向于钢丝绳不受力的模型考虑,但是否过于保守,有待讨论。

4验收的管理

4.1悬挑式脚手架搭设应分段验收,每段搭设完毕后,方案编制人员、审批人员必须参加验收,确认符合设计要求,并签署意见后方可投入使用。悬挑式脚手架的架体验收、悬挑结构验收、特异脚手架搭设验收都应注明验收项目名称、部位、时间,验收人员签字;悬挑梁或悬挑结构的预埋件验收,应制订“隐蔽工程查收表”进行验收。

4.2在检查验收中如发现悬挑式脚手架不符合设计或规范规定的,应要求立即落实整改。对检查验收的结果及整改情况,应按实记录,并由验收人员签名留档保存。

4.3悬挑式脚手架验收合格后,应在架体醒目处悬挂验收合格牌、限载牌以及安全操作规程牌。

4.4脚手架外侧应按设计规定设置密目式安全网,架体底部用木板或竹笆进行封闭,下部再设置密目式安全网和小眼网进行防护。

5日常维护管理

悬挑脚手架使用过程中,架体上的施工荷载必须符合设计要求,结构施工阶段不得超过2层、装饰施工阶段不得超过3层同时作业,集中堆载不得超过300kg。定期(一般一个月不少于1次)对悬挑脚手架进行安全检查、评估,建立管理台账,对发现的安全隐患,应采取有效措施督促整改到位,并对整改结果进行查验。施工单位工程项目专职安全员应按照分工对脚手架的安全状况每天进行检查和评估,建立个人检查、评估工作台账,对检查中发现的问题及时督促整改或报告,并作出书面记录。查验的主要内容有:

5.1杆件的设置和连接是否符合构造要求。

5.2悬挑梁是否松动,立杆是否悬空。

5.3荷载是否超限。

5.4拉结件是否牢固可靠。

5.5扣件螺栓是否松动。

5.6立杆沉降与垂直度的偏差是否符合规范要求。

5.7安全防护措施是否符合要求。

关于悬挑脚手架使用过程中的消防安全,在脚手架周边或脚手架上进行的动火作业必须经过严格的审批,并派专职安全员进行巡查,必要时应进行全程监督。

6拆除作业

6.1必须按照审批通过的拆除方案,在专职管理人员的监督下进行。

6.2悬挑式脚手架拆除过程中,其对应的地面位置应设置临时围护和警戒标志,并有专人监护;脚手架的底部和外侧应有防止坠物伤人的防护措施。

6.3拆除脚手架时,连墙件必须随脚手架逐层拆除;当脚手架分段、分立面拆除时,对未拆除的脚手架两端,必须事先采取加固措施。

高层建筑悬挑防护要求范文

[关键词]长悬挑;竖向变形;舒适度;性能化抗震设计目标;防连续倒塌设计

1.工程概述

本工程为克拉玛依区域数字网络控制中心,位于新疆克拉玛依市市区,毗邻克拉玛依市人民政府和市中级法院,东侧为克拉玛依市阳光水世界。北侧毗邻民生路,其余三侧均为规划道路。

总建筑面积:39851m2,其中地上建筑:26913m2,地下建筑面积:12938m2,地下1层,地上4层,建筑高度(最高处):31.90m。

该项目一层主要为克拉玛依区域数字网络控制中心机房,二层主要为指挥中心和视听室,三层、三层夹层和四层为办公区域,地下为数字网络控制中心用设备机房。

长悬挑部分(悬挑水平投影长度38.1米)为室外景观休闲廊道。见图1.1。

用框架结构体系,长悬挑部分采用方钢管桁架结构。结构空间杆系图见图1.2。

主要建筑图纸和结构图纸见附图。

图1.1正立面

图1.2结构空间杆系图

2.结构设计

2.1建筑结构设防类别和抗震等级

按GB50068-2001设计统一标准,本工程设计使用年限50年。建筑结构安全等级为二级。结构重要性系数取1.0。

根据《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2008)及《电信建筑抗震设防分类标准》的规定,本工程的抗震设防类别为重点设防类(简称乙类),结构抗震等级为一级。

2.2位移和变形限值

在多遇地震作用下,悬挑室外景观休闲廊道的水平位移值不宜大于该点离地高度的1/500;

在多遇地震作用下,悬挑室外景观休闲廊道的层间位移角不大于1/250;混合结构部分的层间位移角不大于1/400;钢筋混凝土框架部分的层间位移角不大于1/550;

在罕遇地震作用下,层间位移角不大于1/50。

在风荷载作用下,悬挑室外景观休闲廊道的水平位移值不宜大于该点离地高度的1/500;

在风荷载作用下,悬挑室外景观休闲廊道的层间位移角不大于1/250;混合结构部分的层间位移角不大于1/400;钢筋混凝土框架部分的层间位移角不大于1/550。

悬挑桁架端部的挠度控制:恒载和活载标准值产生的挠度,不大于悬挑水平投影长度的1/200;活载标准值产生的挠度,不大于悬挑悬挑水平投影长度的1/250。考虑各种荷载(恒载、使用荷载、风荷载、雪荷载、温度作用)的组合,荷载组合值系数按建筑结构荷载规范(2006年版)【GB50009-2001】取值;重力荷载代表值和多遇竖向地震作用标准值下的组合挠度值不大于悬挑悬挑水平投影长度的1/125。

2.3舒适度

大悬挑空间结构,人员行走导致的振动是引起不舒适的主要原因。参照AISC标准,采用峰值加速度来评价结构的振动舒适度,振动峰值加速度限制取0.05g。

2.4性能化抗震设计目标

本建筑为中石油北部区域数字中心,战略地位非常突出,所以,如何提高结构的抗震性能显得非常重要。

建筑相对标高5.4米以下的机房极其附属设备用房部分,是数字中心的“心脏”部位,在设计中将此部分的抗震承载力和变形能力均按较高标准考虑,以确保建筑核心部位的安全性和使用性能,承载力和变形均按性能2要求;在建筑相对标高5.4米以上,建筑功能为办公、影视和参观展示功能,重要性降低,但结构连接较为复杂,有大空间、大悬挑结构,设计中重点考虑以提高抗震安全性为主,变形控制以防止罕遇地震作用下发生倒塌作为目标。

注:性能2~性能4参照建筑抗震设计规范【GB50011-2010】之附录M的示例。

2.5防连续倒塌设计

大悬挑钢结构桁架屋面,考虑个别关键构件失效导致屋盖整体连续倒塌的可能性:主入口处悬挑桁架根部弦杆、支撑悬挑桁架的框架柱,以拆除构件法,验证剩余结构的极限承载力。

2.6钢材

钢屋架屋顶弦杆、腹杆及支撑等采用Q345D级钢材;劲性混凝土柱内的钢骨采用Q345B级钢材

2.7隔墙、围护墙

本工程隔墙、围护墙采用符合环保和节能要求的轻质材料,材料强度均应符合GB50011-2010规范的要求。外墙采用石材幕墙为暖灰色石材铝蜂窝板;玻璃幕墙为PA断桥铝合金中空玻璃幕墙,内墙均采用加气混凝土砌块;同时,为尽可能减轻大悬挑钢桁架的自重,屋面板采用卷材复合夹芯防水板。

3.特殊设计荷载的考虑

3.1风荷载

根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001-2008版)的规定,强度计算和变形计算基本风压取1.0kN/m2(重现周期为100年),风压高度变化系数根据B类地面粗糙度采用。

因长悬臂部分体型复杂,风荷载体型系数不能按常规方法取值,故业主委托同济大学进行了风洞试验,风洞试验采用刚体测压模型,风洞试验模型及风向角定义见下图。

试验风向角以正北方向为0度,15度为间隔,共有24个风向。

克拉玛依区域数字网络控制中心风洞试验照片

3.2雪载

雪载按百年一遇采用,取0.35kN/m2。大悬挑屋面斜角26度,设计考虑积雪融化可能产生的滑落冲击荷载。

考虑罕遇雪灾的情况(积雪0.6m厚)下的结构安全,以1.0kN/m2的雪压进行强度补充验算,

且在设计文件中明确:当积雪厚度达到0.5米时,应扫除屋面积雪。

3.3地震作用

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011―2001)的规定,抗震设防烈度按7度考虑,设计地震分组为第三组(设计基本地震加速度值为0.10g),场地特征周期为0.45秒,场地土类型为Ⅱ类。

结构抗震计算采用振型分解反应谱法及动力时程分析法计算,并考虑扭转对结构的影响,结构阻尼比在多遇地震作用下的弹性分析时取0.04,小震水平地震影响系数最大值为0.08,中震水平地震影响系数最大值为0.23,罕遇地震影响系数最大值为0.50,地震作用分别考虑双向地震作用和质量偶然偏心的不利影响,取二者最不利者作为结构设计的依据。

考虑竖向地震作用效应组合。

本工程建筑物安全等级为二级,设计使用年限为50年。

本工程混凝土结构的抗震等级:根据《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2008)及《电信建筑抗震设防分类标准》的规定,本工程的抗震设防类别为重点设防类(简称乙类),结构抗震等级为一级。

3.4温度作用

因钢结构对温度荷载比较敏感,而本工程所在地克拉玛依市,冬季寒冷,夏季炎热,冬夏温差大。年平均气温8.1℃,一年中最高月平均气温为7月,平均温度为27.6℃,极端高温达40℃左右;最低月为1月,平均温度为-16.3℃,极端低温达-40℃左右。推算可能的施工周期,钢结构屋面的安装时间,大约在2012年7月份,设计中取钢结构屋面合拢温度20℃,温度作用考虑使用阶段的极端温度,高温40℃,低温-40℃,即升温幅度20℃,降温幅度60℃。

4.基础设计

4.1基础概述

本工程设置一层地下室,主要为设备用房。基础布置详见附图。

本工程基础采用独立基础+防水底板、局部采用筏板的基础形式,基础持力层为第2层强风化砂岩,承载力特征值为300kPa,局部持力层为根据岩土工程勘察报告,地基土对混凝土和钢筋具有中等腐蚀性,根据《工业建筑防腐蚀设计规范》的要求,基础底部设置厚度100mm的耐腐蚀垫层,基础梁、地下室外墙及柱表面涂环氧沥青厚浆型涂料两遍。

基础梁板的混凝土标号都采用C40。

地下室混凝土外墙外部采用防水材料,外墙混凝土的保护层按《混凝土结构设计规范》的相关条款采用。

4.2罕遇地震作用下,长悬挑根部抗拔设计措施和整体抗倾覆验算

1)抗拔设计措施

长悬挑桁架的根部框架柱筒体,考虑活载不利布置下(悬挑桁架部分满布活载、根部框架筒体部分活载取0)的抗倾覆验算和柱下抗拉计算。框架筒体下的基础采用现浇钢筋混凝土筏板基础,板厚3.5米。框架筒体基础处的柱、弦杆和支撑,均埋入基础底板中,采用埋入式柱脚,埋入深度按计算确定且不小于3倍截面边长,冲切和抗拉承载力计算均按“抗震性能2”的要求,中震下按设计值复核、罕遇地震下按极限值复核。

2)抗倾覆验算

本工程大悬挑钢桁架部分(悬挑38.100m)桁架的根部,设置由20根钢管砼柱+柱间支撑形成的框架筒,整个体系在罕遇地震下的抗倾覆性能将直接影响结构的安全性。现取基础左侧边线为旋转轴,取悬挑桁架1.0恒+1.0活+1.0竖向地震效应(悬挑钢桁架空间整体性较好,竖向地震下其振动模态主要表现为一阶近似的线性倒三角变形,故按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第5.3.1条计算其竖向地震效应,因悬挑部分各质点重力荷载代表值方向与竖向地震作用方向一致,悬挑部分总重力荷载代表值Geq按5.2.1条取值,竖向地震作用效应的作用点按倒三角形分布荷载形态取值)为不利荷载,(1.0恒+1.0活)荷载作用点取悬挑桁架中点;取基础自重及对应于基础范围内的上部楼层的恒载为有利荷载,荷载作用点取各区域形心位置。计算中考虑活载的不利布置,悬挑部分活荷载满布,基础及与其对应的上部楼层均不考虑活荷载的作用。

倾覆力矩MS=18000x12.35+3000x12.35+1.0x1.5x0.65x0.5x0.85x

(18000+0.5x3000)x18.7=410451.8kN•m

抗倾覆力矩MR=8820x19.65+86625x19.65=1875494.25kN•m

MR/MS=4.57

经计算本工程悬挑钢桁架体系在罕遇地震下的抗倾覆性可以满足“大震不倒”的性能要求。同时计算此受力状态下基础的Pkmax、Pkmin分别为193.13kN/m2、66.59kN/m2,在此状态下基础未出现零应力区。

5.对空间复杂结构体系采取的结构构造措施

1)长悬挑桁架(悬挑水平投影长度38.1米):采用方钢管桁架,围成一个“炮筒”的形式,具有良好的空间受力性能;采用“竹子”的仿生机理,沿悬挑桁架的长度方向,每隔4~5米设置一道横向加劲空腹桁架,作为“竹节”,以加强悬挑桁架的整体性和抗扭转性能。

长悬挑桁架的空间构成

2)长悬挑桁架根部构造:以20根方钢管混凝土框架柱,组成空间桁架筒体,悬挑桁架穿入此筒体中,一直延伸入基础底板中。筒体根部极其周边区域,基础底板取1.2米厚,并进行抗拉计算和整体抗倾覆验算。长悬挑桁架根部柱间支撑

3)楔形体廊道与悬挑桁架的连接:长短两组悬挑桁架之间,以三组跨度为27.4米的桁架组成的空间楔形体廊道相连。因两组悬挑桁架的坡度不同,楔形体廊道顶面与长悬挑桁架的顶面平齐、底面与短悬挑桁架的底面平齐,交接处比较复杂。设计采用空间复合桁架作为过渡,并将楔形体的顶面和底面的所有杆件,分别“切入”到支撑桁架的相邻第二榀悬挑桁架,以保证水平力的可靠传递。

楔形体连廊竖向桁架与悬挑桁架的连接

4)跨层柱:本工程有较多错层和挑空区域,形成一些跨层柱。对受力较大的跨层柱,采用钢管混凝土柱,以提高刚度和延性。指挥大厅沿横向,形成11米~13米左右高的跨层柱,以承接屋面27.4米跨度的钢桁架(钢梁),设计采用0.8X1.4米的方钢管混凝土柱;入口大厅⑤轴、⑥轴,因为大堂挑空,形成15~16米高的跨层柱,设计分别采用1.2X1.2米的方钢管混凝土柱和直径1.0米的圆钢管混凝土柱。

5)错层:错层楼板适当加厚,强度验算时考虑楼板实际面内面外刚度。

错层形成的短柱,箍筋全高加密。

6)柱间支撑布置:在适当部位,增加柱间支撑,以加强结构的整体性、提高结构的抗扭转变形能力。

6.结构计算与分析

结构抗震计算采用振型分解反应谱法及弹性动力时程分析法计算,并考虑扭转和偶然偏心对结构的影响,结构阻尼比在多遇地震作用下的弹性分析时取0.05,小震水平地震影响系数最大值为0.08,中震水平地震影响系数最大值为0.23,罕遇地震影响系数最大值为0.50,地震作用分别考虑双向地震作用和质量偶然偏心的不利影响,取二者最不利者作为结构设计的依据。

考虑竖向地震作用效应组合。

结构计算以基础顶面为嵌固端。

6.1计算软件

本工程结构计算与整体分析采用美国ComputerandStructureInc.(CSI)公司的ETABS和有限元为理论基础开发的分析和设计软件MIDAS。先采用ETABS和MIDAS进行小震作用下的整体结构分析(振型分解反应谱法),对计算结果进行分析对比,再用MIDAS对结构作多遇震下的弹性动力时程分析作为补充计算,最后对结构进行罕遇地震变形验算。

6.2多遇地震反应谱法作用下主要分析结果

1)结构动力特性

多遇地震反应谱法采用规范GB50011-2010中的反应谱进行分析,选用了足够的振型,保证建筑物质量参与系数不小于90%,地震作用效应采用CQC组合方法,分析考虑了双向地震和偶然偏心的地震作用。

计算得到的前4阶模态的周期结果列于表9.2-1,从计算结果来看,两种程序的计算结果基本吻合,第一、第二阶振型分别为Y向和X向平动,第三阶振型为结构的整体扭转并附带大悬挑部分的竖向振动;第四阶振型为大悬挑部分的竖向振动。

表9.2-1反应谱法结构动力特性

结构特征参数ETABSMIDAS/GEN

周期Tx11.068721.0444

Ty11.171561.1808

T11.005630.9370

Tz10.904380.8433

层间

位移角地震

作用X向1/6421/673

Y向1/7061/788

作用X向1/9811/967

Y向1/40071/4351

楼层最大位移与平均位移比地震

作用X向1.2071.217

Y向1.3051.190

作用X向1.3371.352

Y向1.3851.392

基底

剪重比X向3.5%3.3%

Y向3.7%3.2%

结构总质量(t)97350100415

上表计算结果表明,两个软件结果比较吻合,计算结果是可靠的,并且均能满足国家规范的相关要求。计算结果同时也表明,结构整体性表现较好,结构侧向刚度能够满足抗侧力的要求,采取的抗震措施是合适的,并且是有效的。

对于大悬挑部分结构,在竖向地震作用下,主要表现为38.100m悬挑部分的竖向震动,并“拉扯”整体结构随之振动。因此在大悬挑根部以及与之相连的水平构件受力复杂,除了竖向荷载作用外,还受到较大的水平荷载,为此在悬挑根部,采取了较密的框架―支撑体系,以保证桁架根部力的传递,同时加强与悬挑根部相连的水平构件极其周边楼板,以协调结构主体和桁架的变形。

6.3时程分析主要结果

采用弹性时程分析法进行了多遇地震下的补充计算。根据场地实际情况,选取taftx(16s)、ELCENTRO270DEG(30s)和人工模拟地震波(16s),共三条地震加速度时程。弹性时程分析时峰值加速度取35cm/s2,三条时程曲线如下图所示:

人工地震波

天然波及人工波与规范反应谱对比

三条地震波的持续时间不小于建筑结构基本自振周期的3~4倍,也不小于12s。

分析结果表明每条时程曲线计算所得结构的底部剪力不小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%,多条时程曲线计算所得的底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%。

可知地震波的选取满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)3.3.5条及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第5.1.2-3条的要求。

计算结果见下表:

表9.3弹性时程分析结果

时程分析0°(X向)90°(Y向)

基底剪力(kN)时程基底剪力/反应谱基底剪力≥0.65时程基底剪力平均值/反应谱基底剪力≥0.8基底剪力(kN)时程基底剪力/反应谱基底剪力≥0.65时程基底剪力平均值/反应谱基底剪力≥0.8

反应谱31536------30206------

南京波30287满足---32707满足---

taftx30132满足---34437满足---

elcentro39065满足---31753满足---

时程分析平均值33161---满足32966---满足

6.4舒适度计算主要结果

对大悬挑的室外景观休闲廊道进行了舒适度分析。充分考虑了可能出现的各种不利情况,典型计算工况:考虑满员参观人数(建筑设计满员参观人数为100人)在景观廊道上分散缓慢行走的情况,人走动频率取1.4Hz;考虑可能出现的30人的参观团相对集中缓慢行走的情况,人走动频率取1.4Hz;考虑可能出现的少数人(10人)相对集中连续快步行走的情况,人走动频率取2.0Hz。

激励荷载作用在人活动范围的廊道桁架节点上,取“1.0恒载+0.5活载”作为重力荷载代表值,假定所有人的走动同相位、同频率。采用时程分析法进行计算,阻尼比取0.02。

“100人慢步行走”节点动力荷载

通过计算,在行走激励下,悬挑休闲廊道及楔形体连廊,结构峰值加速度最大值为0.053m/s2以下,小于控制峰值加速度0.5m/s2的要求。

考虑到舒适度计算结果和实际测量值差别较大的实际情况,设计中在长悬挑桁架端部区域和楔形体连廊中部区域的振动加速度值较大处,预留了TMD的安装位置。建成后如经实际测量,并无较大不舒适感,则无需安装。

6.5防连续倒塌的结构措施和验算结果

大悬挑钢结构桁架屋面,考虑个别关键构件失效导致屋盖整体连续倒塌的可能性,以拆除构件法,验证剩余结构的极限承载力(验算时,钢材强度取屈服强度,混凝土强度取标准强度):

经计算:一次拆除某一处目标关键构件后,混凝土部分的应力小于材料标准强度,钢材应力小于屈服强度。表明在采取相关结构措施后,本工程具有良好的整体稳固性和防连续倒塌能力。

6.6悬挑廊道变形计算结果

1)悬挑桁架端部的在各荷载工况下的竖向位移值如下表所示:

荷载工况悬挑端竖向最大位移(向下为负)

恒载-146.2mm

廊道使用荷载-40.2mm

风荷载-42mm

温度作用-6.8mm(升温),24.3mm(降温)

雪荷载-3.5mm

最大位移发生在组合(1.0恒载+0.7廊道使用荷载+1.0风荷载+0.7升温)下,最大值为为[VT]=221.1mm。

活荷载作用下的最大位移为[VQ]=74.9mm(L/1017,满足规范限值L/500的要求。L为悬挑投影长度的2倍)。

施工时,对廊道钢结构进行预起拱,各点起拱值按照1.0恒载+0.5活载控制。则在正常使用状态下,悬挑结构竖向位置在-[VQ]/2~+[VQ]/2之间变化。

主体结构施工完成并加载后,再进行悬挑廊道部分幕墙围护结构的石材安装,悬挑廊道底面的石材饰面,采用经过特殊处理的组合材料:石材铝蜂窝板。

2)悬挑桁架端部的在各荷载工况下的水平位移如下表所示:

荷载工况悬挑端最大层间位移上节点/下节点(mm)悬挑端最大层间位移角

X向地震荷载23.03/17.18mm1/920

Y向地震荷载21.00/19.78mm1/4418

竖向地震荷载8.01/7.98mm1/9999

X向风荷载0.968/0.920mm1/9999

Y向风荷载2.01/1.92mm1/9999

小于规范允许值H/500=60mm,H为顶点离地面高度小于规范允许值1/250

6.7罕遇地震作用下的主要计算结果

9.7.1静力弹塑性分析(PUSH-OVER法)

为了研究结构在罕遇地震作用下的性能,保证结构能够达到“大震不倒”的性能目标,运用ETABS软件对结构进行了静力弹塑性分析(PUSH-OVER法),计算结构在罕遇地震下由弹性到破坏的过程。该方法是将沿结构高度为某种分布形式的侧向力,静态、单调作用在结构计算模型上,逐步增加这个侧向力,直到结构达到设计者决定的某种终局状态(或位移超过容许限值,或认为结构接近倒塌)。在不断推覆下结构产生侧向位移的过程中,结构构件的内力和变形可以计算出来,设计者通过观察其全过程的变化,判别结构和构件弹塑性状态,检查它们是否发生安全上不能允许的破坏状态,从而确认结构在强地震作用下的工作性能,保证结构的安全性。

根据结构振型特性,本工程采用均匀加速度分布的加载方式,以位移值为控制目标,计算中,首先施加重力荷载(1.0DEAD),在重力荷载施加完毕后,逐步施加侧向荷载。随着侧向荷载的逐步增大,结构体系不同部位先后进入塑性,程序自动考虑局部进入塑性后结构体系的刚度变化。对于具有新刚度矩阵的结构,程序再施加新一级的侧向荷载。由于采用弧长增量法求解非线性方程组,这样可以得到荷载―位移曲线的下降段。

分析得到的顶点位移-荷载曲线见下图,该曲线显示了推覆过程中顶点位移的变化过程。当水平推覆力从零增大到相当于设防烈度下的基底剪力时,顶点位移-荷载曲线基本保持直线,随着推覆力的进一步加大,曲线的斜率略有下降,即使到了罕遇地震对应点,该曲线仍然保持向上,说明该结构仍具有稳定的抗侧推能力。

X方向基底反力-位移曲线Y方向基底反力-位移曲线

X、Y向多遇地震下需求谱与能力谱关系曲线如下图,在多遇地震下,梁柱均未出现塑性铰,结构处于弹性阶段,能够满足“小震不坏”的第一水准目标,对应性能点位移均能满足规范要求。

X向多遇地震下需求谱与能力谱关系曲线

Y向多遇地震下需求谱与能力谱关系曲线

从上图可以看出,结构能力谱曲线为一条整体上扬的连续曲线,显示结构的整体抗侧力性能较好。从多遇地震下需求谱和能力谱的关系曲线可以看出,结构抗震能力有较大的安全储备空间。

X向中震下需求谱与能力谱关系曲线

Y向中震下需求谱与能力谱关系曲线

从设防烈度需求谱与能力谱曲线关系曲线来看,在设防烈度地震作用下,结构仍有较大的安全发挥空间,同时在中震作用下,结构主要出现了梁铰,仅局部柱子出现了柱铰,且柱铰处于刚刚屈服的第一阶段,结构已进入塑性耗能阶段。对于指挥大厅及一层机房等一些重要部位,结构柱子仍处于弹性阶段,能够达到预期设计目标。下面为一些结构重要部位在中震阶段的塑性铰出铰情况。

X向推覆D轴(16.4m悬挑处)塑性铰出铰情况

本工程PUSH-OVER分析结果显示,在罕遇地震作用下,结构能力谱与需求谱相交后仍然保证向上的态势,结构的极限承载能力仍有潜力可挖。同时分析PUSH-OVER结果发现,结构在罕遇地震作用下,大部分梁和柱子均出现塑性铰,结构整体进入塑性阶段,大部分铰处于屈服状态,还有一部分铰进入第二阶段(IO阶段,即ImmediateOccupancy),个别铰进入第三阶段(LS阶段,即LifeSafety),仅有2根柱子进入第五阶段,为16xB轴和5xK轴处的柱子。

根据PUSH-OVER推覆结果,结构在罕遇地震下的最大层间位移角为:X方向:1/89

X向罕遇地震下需求谱与能力谱关系曲线

Y向罕遇地震下需求谱与能力谱关系曲线

罕遇地震下X向推覆D轴(16.4m悬挑处)塑性铰出铰情况

Push-Over推覆分析结果表明,本工程整体抗震能够达到抗震规范的三水准设防目标,同时也能够满足由于本工程的特殊性所设定的性能目标,对于机房及指挥大厅等重要功能区域,中震下结构柱没有出现屈服。大悬挑根部柱子,在中震下处于弹性状态,大震下柱子仍能保证不屈服,表明大悬挑根部结构安全度能够得到保障。

同时Push-Over推覆分析结果也表明,由于本工程错层较多,导致错层部位局部构件比较薄弱,设置支撑的部位,由于刚度较大,吸收地震力较多,而与支撑相连接的柱子相对比较薄弱,因此后续施工图阶段需有针对性的对这些薄弱部位采取切实可靠的构造加强措施。

9.7.2动力弹塑性分析

1)动力弹塑性时程分析

为进一步分析结构在罕遇地震下的抗震性能、研究结构关键构件在罕遇地震下的塑性损伤情况、针对结构薄弱部位和薄弱构件提出对应的加强措施,对结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性分析。计算采用软件为MidasGen2010版,其弹性阶段计算结果与ETABS计算结果吻合较好。

2)地震波选取

按照抗震规范要求,动力弹塑性时程分析所选用的单条地震波须满足以下频谱特征:特征周期与场地特征周期接近,最大峰值符合规范要求或安评要求,持续时间为结构第一周期的5~10倍,时程波对应的加速度反应谱在结构各周期点上与规范或安评反应谱相差不超过20%。本次计算中选用TAFTX、ELCENTRO270DEG及人工波共三条地震波,地震波波形及加速度谱同9.3节图示,其均满足上述要求。

按照抗震规范要求,7度区的建筑物不考虑竖向地震作用,因本工程的特殊性,分析中采用双向水平地震+竖向地震的输入,主方向地震波峰值为1:0.85:0.65,根据抗震规范,地震波有效峰值加速度为220cm/s2,地震波持续间均超过结构第一周期的5~10倍,且均不小于12s。

3)构件模型及整体计算假定

结构采用一维杆件模拟梁、柱、支撑三种杆件单元,构件的塑性损伤采用塑性铰来模拟。梁的塑性铰采用P-M铰。混凝土梁滞回模型采用程序自带的修正武田三折线模型,武田模型是根据构件试验结果整理的恢复力模型,卸载刚度由卸载点在骨架曲线上的位置和反向是否发生了第一屈服决定。对正向和负向可定义不同的屈服后的刚度折减系数,修正武田三折线模型对武田三折线模型的内环的卸载刚度计算方法做了修正。钢梁滞回模型采用程序自带的随动硬化型的标准三折线模型,初次加载时沿着三折线骨架曲线移动,卸载刚度使用弹性刚度,随着荷载的加大强度也加大,因此可以用于模拟钢材的包辛格效应。两种滞回曲线如图所示。

修正武田三折线滞回模型随动硬化型滞回曲线

弹塑性动力时程分析中不再采用刚性楼板假设,而是考虑实际的楼板刚度。动力弹塑性时程分析采用重力荷载代表值(恒载+0.5活载)为初始状态,计算采用直接积分法,结构阻尼采用瑞利阻尼,设置主要频率范围内阻尼比为0.05,质量和刚度因子由程序自动计算。

4)分析结果

下面以ELCENTRO波为例,说明本建筑在罕遇地震作用下,结构绞的分布情况。

罕遇地震作用结束后铰的分布情况

罕遇地震作用结束后大悬挑部位铰的分布情况

以上结构动力弹塑性时程分析的结果显示,结构很好地体现了“强柱弱梁”的设计原则,在罕遇地震作用下,各部位依次出现梁铰,并且梁铰均未超过第二阶段屈服状态,即未到达“倒塌”状态;随着地震作用的持续,极少数次要部位有柱铰出现,但都在第一屈服阶段,即构件边缘的应力刚刚达到极限应力状态,此时这类构件仍具有很好的变形能力。

罕遇地震作用后,大悬挑的主桁架部分主要弦杆构件均处于弹性状态;中间楔形体体连廊上弦杆出现部分铰,但未到达“倒塌”状态,分析表明大悬挑部分钢桁架具有很好的抗震能力。

从地震作用结束后的全楼结构铰的分布图上可以看出,有相当多的重要构件,如柱、悬挑桁架等,仍处在弹性状态。由此说明,通过合理的结构布置和截面设计,本建筑具有相当的结构冗余度,使其完全具备了“大震不倒”的抗震性能。

6.8总结

综上所述,本建筑在以下各方面均满足相关规范要求:

1.强度:

1)地震荷载作用下:考虑地震荷载的组合,房屋在小震、中震、大震作用下的组合应力满足规范要求。

2)极端荷载作用下:设计考虑了百年一遇的风压、大于百年一遇的雪压及局部雪崩、极端高温和极端低温的作用,确保结构在极端荷载的组合作用下处于安全状态。

3)抗倾覆和抗拔验算:本建筑景观长廊部分为大悬挑结构,整体抗倾覆计算和措施至关重要,结构设计充分考虑了罕遇地震作用(考虑水平地震作用和竖向地震作用的组合)和活荷载不利布置的组合作用,确保结构整体抗倾覆的安全度。长悬挑根部的框架筒体中,部分框架柱和空间钢桁架杆件会有拉应力工况,结构均采用埋入式柱脚,确保拉应力的可靠传递。

2.变形:

1)平时使用状态下:结构在各荷载工况组合作用下的层间位移均满足规范要求。

2)在地震荷载作用下:在小震作用下,处于弹性状态,变形满足规范要求;

在中震作用下,结构各部分满足性能设计要求;

在大震作用下,结构不倒塌。

3.舒适性:

景观长廊部分,近似于空间桥梁结构,设计时考虑了多种状态下的行人同步行走的情况,结构舒适性均满足要求。因为结构竖向自振周期的计算值和实测值存在误差,设计中预留了被动减震装置(TMD)的安装位置。

4.防连续倒塌能力

景观长廊部分的根部支撑框架柱以及悬挑钢桁架的上下弦杆,均是极其重要的结构构件,结构考虑了当其中某一处构件,因为爆炸或其他偶然因素引起破坏时,整个结构的防连续倒塌设计。

5.围护结构的安全性

长悬挑景观长廊的变形较大,其围护结构的安全必须充分考虑。设计要求结构主体“加载”后,再施工此部分的围护结构,已尽量减少变形,同时采用石材铝蜂窝板,提高围护材料的自身变形能力,以确保围护结构的安全。

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