滑雪乐园高区超限设计—建筑背后的助推器

发布时间:2016-11-28 8:33:59   点击数:
滑雪乐园高区超限设计—建筑背后的助推器       

广州万达茂滑雪乐园建筑高度98米,滑道区宽度米,滑雪场内的滑道高度从66米高逐渐下降到地面,66米滑道高区与停车楼有一个很大的架空区域,采用四个落地筒支承。

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滑雪乐园滑道高区结构

滑雪乐园高区结构由落地筒、架空转换桁架平台、门式刚架屋盖罩棚、滑道次结构组成。

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滑雪乐园滑道高区荷载

滑雪乐园高区雪道上存在制冷盘管和半米厚的雪层,附加恒载达到8.5kN/㎡;屋面采取隔热保温双层构造,加上大量的制冷造雪设备,荷载达到2.8kN/㎡。

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滑雪乐园滑道高区设计难点

整个滑雪乐园承受荷载为普通大跨结构的2-3倍,为保证建筑立面效果,只有四个落地筒支承。经过分析,落地筒弯矩主要由弯折桁架推力和桁架传递给筒的竖向不均力引起。其中Y向弯矩主要由前者引起,而X向弯矩主要由后者引起。考虑到X向弯矩相对较小,设计中主要考虑如何减小Y向弯矩。经过计算,落地筒Y向弯矩高达KN·m,在竖向荷载下的倾覆弯矩控制成为设计过程中的重难点。

为了减小落地筒Y向弯矩,设计的过程中我们考虑了三种减小弯矩的方案:

(1)将落地筒与停车楼相连

(2)在落地筒顶部设置滑动支座

(3)筒距拉近8.4m

方案一分析

落地筒与停车楼相连,后筒弯矩减少的主要原因是停车楼楼面拉住了前筒,约束了其弯曲变形,前提是停车楼与落地筒同时施工且不设后浇带,实际是不可能实现的。此外,地震下停车楼的地震力大部分传给了落地筒,反而造成其弯矩增大,因此,设计中仍然保持落地筒与下部停车楼分缝原则。

方案二分析

对于在筒顶设置滑动支座释放竖向荷载下弯矩的方法,在设计中做了多个方案对比,发现有以下原则必须遵守:

(1)滑动支座只能设置在较高的前筒顶。

(2)滑动支座最终仍需要固定,如果长期滑动电梯无法安装和运行。

(3)每个筒顶的支座,实际是一个支座群,支座群要表现出宏观的滑动或简支特性,群内每个支座的约束还需要单独定义,以免出现支座间相互约束的情况。

      

在以上遵循的原则下,设计最终在每个落地筒顶部设置了7~8个盆式支座,施工中分为两个阶段,第一阶段实现前筒顶部Y向宏观滑动,第二阶段保证每个筒顶都有三个双向约束支座。

    

      

筒顶设置滑动支座不仅可以大幅减小筒弯矩,还可以有效减小转换桁架与筒直接相连造成的混凝土拉应力。尤其是前筒,在将筒顶削平设置支座后,桁架传递给筒的内力简化为支座的轴力和剪力,轴力直接传给钢骨柱,最大仅kN的剪力在筒顶设置一道拉杆桁架即可承担,传力路径较此前桁架下弦直接伸入筒内清晰很多。

          

在大震弹性组合下,经过计算,筒顶支座最大轴力设计值约kN,最大剪力设计值kN,轴力在最顶部10m高度范围内由筒内钢骨直接承担,之后每10m钢骨截面减小10%,防止刚度突变产生应力集中,以致逐渐将轴力过渡到混凝土剪力墙上。

    我们怎么处理

考虑到实际的施工状态很难精确控制,通过滑动支座释放竖向荷载推力达到的弯矩减小效果,不可能%实现。而将筒间距拉近8m达到的效果是有保证的,从安全起见,设计中同时采用了这两种方法。在落地筒和基础设计时,考虑了滑动支座生效和失效两种情况的包络,将滑动支座的释放效果作为安全储备。

转换桁架

转换桁架平台的构件截面,受力较小的Y向次桁架和两侧边桁架全部采用圆管桁架,充分发挥圆管轴向承载力强的特性,同时便于与罩棚和滑道次结构连接。

      

设计过程中考虑到边桁架与Y向主桁架间不设次桁架,直接传力给两端悬挑桁架可能导致结构冗余度不足。因此,设计中增加了次桁架,其截面由考虑悬挑桁架失效的抗连续倒塌分析决定。

    罩棚立面

门式刚架屋盖罩棚两侧立面斜撑考虑满布,使其与边桁架形成刚度很大的立面巨型桁架,保证局部杆件失效时屋面荷载可通过巨型桁架的刚度迅速分配到其他转换构件上。

结论

滑雪乐园高区结构经过一系列调整,整体性、剪重比和有效质量系数都明显提高。即使是将罕遇地震弹塑性提高到7度,高区结构也没有出现明显损坏。从落地筒的混凝土开裂位置分析,结构最先出现塑性铰的位置可能在落地筒底部。

广州万达茂滑雪乐园滑道高区超限设计是对项目安全性的重要保障。我们用心把关超限设计,带给您最放心的游乐体验。









































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