建筑期刊論文發表淺析杭州國際會議中心

　　摘 要：本文針對了杭州國際會議中心的結構特殊性，對其C形開口部位和頂部肋環形殼體進行整體屈曲分析，有效地解決了設計上存在的問題，并對類似結構的設計有一定的參考意義。

　　關鍵詞：網殼; 屈曲分析; 荷載-位移曲線

　　1.工程概況[1]

　　杭州國際會議中心位于杭州市江干區錢塘江北岸的錢江新城核心，是集大型會議中心和白金五星級酒店于一體的錢江標志性建筑(圖1)。

　　該建筑占地面積18500m2，地上總建筑74209 m2，地下總建筑面積52087 m2，其建筑分為地下室、橢球形的裙房、球形主體三大部分。地下兩層為汽車車庫、設備用房及酒店和會議的配套用房;裙房為會議中心部分，2層12m高，由宴會廳、會議廳、新聞發布廳等組成;球形主樓為白金五星級酒店，共19層85m高(圖2)。

　　該結構抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為一組，場地類別為Ⅱ類。抗震設防類別為乙類。結構設計使用年限為50年。設計基本風壓：0.50kN/m2，體型系數及風振系數按風洞試驗結果采用。

　　2.結構體型

　　由于本工程特殊的空間球體的體型，造成主樓的結構體系具有以下幾個特點：

　　(1)建筑平面為“C”形，結構平面不規則(圖3);

　　(2)建筑剖面為“C”形，結構豎向不規則(圖2);

　　(3)結構主平面在頂部連為“O”形，形成連體結構;

　　(4)由于建筑空間及立面造型要求，結構框架柱均為斜柱，同時框架梁承擔軸向力作用，特別是“C”形開口部位的框架梁承擔的軸向力很大。

　　3.C型開口部位的整體屈曲分析

　　C形開口部位為結構的重要部位，參與球體整體工作，必須采取必要的加強措施，確保在整體分析中其作用的發揮。同時，該處結構構件直接外露，建筑對結構形式及截面提出了一定的要求。本工程對C形開口部位設計采取了多方案的比較：方案一、隔層設梁，并調整梁截面，端部設水平加腋斜撐，C形開口部位兩側的第一跨間設置沿球面的豎向斜撐;方案二、隔層設梁，并調整梁截面，53.5m標高處設置腰桁架，設中間觀光平臺，開口連通，C形開口部位兩側的第一跨間設置沿球面豎向斜撐;方案三、隔層設梁，并調整梁截面，53.5m標高處設置立體空間交叉腰桁架，C形開口部位兩側的第一跨間設置沿球面豎向斜撐。經過多次計算、分析、比較，最終采用方案三。

　　因為C形開口部位柱18.75～69.0m標高差達50m，出平面穩定無法按普通框架柱設計，因此補充了整體屈曲穩定分析。

　　取A21軸和A25軸之間開口部位的結構進行整體非線性穩定分析，考慮材料非線性和幾何非線性[2]。分析中考慮結構的初始幾何缺陷，以一階屈曲模態來模擬結構的初始缺陷分析，實際計算時缺陷的最大值為跨度的1/300，即150mm。采用彈簧支座，彈簧剛度由整體模型中的反力和位移確定。

　　由圖5可以看出，該結構的一階屈曲模態為柱子徑向壓屈;由圖6可以看出，該結構的極限承載力為設計荷載的6.2倍。

　　4.單層肋環形頂殼整體屈曲分析

　　本結構頂殼采用的是大跨度單層肋環形頂殼，為充分考慮初始缺陷對結構的不利影響，應用ANSYS有限元程序進行整體穩定非線性分析[2]。

　　取標高73m以上的屋頂殼進行整體非線性穩定分析，考慮材料非線性和幾何非線性。分析中考慮結構的初始幾何缺陷，以一階屈曲模態來模擬結構的初始缺陷分布，實際計算時缺陷的最大值為跨度的1/300，即137.5mm。豎向約束采用彈簧單元，彈簧剛度由整體模型中的反力和位移確定。分析包括全跨均布荷載和半跨均布荷載兩種情況。

　　4.1 全跨均布荷載作用

　　考慮頂殼全跨均布荷載，計算結果如下：

　　4.2 半跨均布荷載作用

　　考慮頂殼半跨均布荷載，計算結果如下：

　　由圖10和圖13可以看出，全跨均布荷載作用下的頂殼的極限承載力為37.5kN/m2，而半跨均布荷載作用下頂殼的極限承載力低于全跨均布荷載作用下的極限承載力。

　　5.結論

　　(1)C形開口部位的一階屈曲模態為柱子的徑向壓屈，該結構的極限承載力為設計荷載的6.2倍。

　　(2)頂部肋環形殼體在全跨均布荷載作用下的極限承載力為37.5kN/m2，而在半跨均布荷載作用下的極限承載力小于其全跨均布荷載作用下的極限承載力。

　　參考文獻

　　[1] 姚偉軍、李建宏.杭州國際會議中心多遇地震反應譜分析及彈性時程分析.建筑技術，2011增刊.第42卷

　　[2] 龔曙光. ANSYS工程應用實例解析. 北京：機械工業出版社，2003

　　【作者簡介】姚偉軍(1979-)，男，江蘇人，工程師，從事結構設計。

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