煙臺五彩文化藝術中心舞臺鋼結構采用鋼桁架+吊掛結構體系,節點設計是吊掛結構設計中的關鍵環節。介紹了基于性能的節點設計原則,研究了鋼桁架與混凝土銷軸支座節點、橡膠支座節點、吊掛結構與上部鋼桁架連接節點三類典型節點。鋼桁架與混凝土銷軸支座節點,節點區受力復雜,承受較大的豎向力,采用有限元分析軟件ABAQUS對該類節點進行有限元彈塑性分析,得到其最終的破壞狀態,滿足規范的要求,驗證了設計的合理性。吊掛結構的葡萄架平臺以及葡萄架平臺上的型鋼軌道設計也是本工程設計中的關鍵環節,采用手算+有限元分析的方法對其中的關鍵節點進行計算和分析,經計算表明滿足規范的要求。對鋼桁架施工過程中可能存在的不安全因素進行分析,并且提出有針對性的改進措施。本工程的設計經驗可以為同類工程舞臺設計提供一些參考。
1 工程概況
煙臺五彩文化廣場位于煙臺市萊山區,港城東大街以南,金灘東路以北,西鄰長寧路,東接長安路,地理位置優越,北側為煙臺市政府,東、西、南三面為新興的居住小區,東邊道路交通便利,規劃總用地21. 84萬平方米,其中包括城市道路用地4. 57乃平方米,綠化廣場用地3.37萬平方米,建設規劃用地13.90萬平方米。結構剖面圖見圖2,鋼桁架下部為葡萄架,葡萄架主要用于放置舞臺設備,葡萄架下邊是懸掛平臺,主要用于演出時飛人使用,舞臺鋼結構采用鋼桁架+吊掛結構形式,鋼桁架上部為混凝土屋面,葡萄架采用鋼拉桿懸掛于鋼桁架上,懸掛平臺采用鋼吊桿懸掛于葡萄架上。節點作為懸掛結構設計中的關鍵環節,對于保證懸掛結構體系的成立、確保整體結構的安全,具有重要的作用。
煙臺五彩文化藝術中心舞臺鋼結構設計采用了基于性能的設計方法,根據不同部位的結構構件在結構整體安全性中所起的作用不同,采取了不同的設計要求,對于結構整體安全具有重要意義的結構構件相應提高了設計要求,對于鋼桁架按照中震彈性的要求進行設計。
基于性能設計一般僅對結構體系和不同部位的結構構件進行區分,提出相應的設計要求,對于節點僅僅給出“強節點弱構件”、“節點保持彈性”的要求,不能采用統一的設計方法,針對不同水準的結構構件,節點設計采用了與構件相匹配的不同性能水準,針對不同的性能水準采取相應的設計驗算指標,其確保整體結構體系性能要求的實現…。
為舞臺口,為大空間,中間不能設柱,故在F軸增加鋼桁架HJ-I,作為豐要受力桁架,HJ-I軸線高度為2.2m,上下弦桿采用焊接H型鋼,腹桿采用焊接箱型截面,上下弦桿截面為H700×500×60×60,材質采用Q345GJC,腹桿截面為箱型350×350×25,F軸與3軸和8軸交點處設置兩根型鋼混凝土柱,鋼骨截面為H760×900×80×80,材質為Q345GJC,沿3軸方向設置主要受力桁架HJ-2,HJ-2截面高度為2.2m,上下弦桿采用焊接H型鋼,上下弦桿截面為焊接H400×300×16×20,材質采用Q345B,腹桿采用方鋼管200×200×8.0。葡萄架與鋼桁架的連接通過直徑為60mm的圓鋼連接,懸掛平臺與葡萄架的連接通過熱軋無縫鋼管245×8.0連接。
實地考察Field investigation
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