城堡风格的装饰轻钢塔设计探讨（论文）.pdf

城 堡 风 格 的 装 饰 轻 钢 塔 设 计 探 讨 李 静 上海市建工设计研究院有限公司 上海 200235 摘要：某大型主题乐园城堡设有多个装饰用预制轻钢结构塔楼 ，塔楼造型复杂。艺术外形多变，塔身高耸、细长。自 重与主体结构相差悬殊，为保证结构安全及施工要求，在对装饰钢塔进行计算时，必须考虑主体结构对其影响。针对 钢塔受力影响，采用ETABS有限元模型进行计算 ，分析塔身在地震及风荷载下的受力情况，总结了施工时需要注意的 关键点，可供类似工程参考。 关键词：轻钢塔楼 鞭梢效应 地震效应 风荷载 风振影响 中图分类号：Tug86 文献标志码：B D0I：1O．14144／j．cnki．jzsg．2015．08．037 Discussion on Design ofCastle Styled Decorative Light Steel Tower LI Jing Shanghai Construction Design&Research Institute Co．．Ltd． Shanghai 200235 Abstract：There are several decorative prefabricated light steeI structural towers in a large theme park．These towers are talI and slender with complex modeling and varieties of art appearances．Besides。the deadweights of these towers have great differences with that of the major structure．Jn order to ensure the structure safety and the construction requirements．the consideration musl be given to the impact of the major structure on the decorative steeI towers during their calculations．1n view of load influence on lhe steeI towers．ETABS finite elemenl model was applied to the stress calculation and analysis of the towers under the seismic and wind load．And the key construction points have been summarized to provide references for similar projects． Keywords：IightsteeItower whiplasheffect seismiceffect wind Ioad impactofwindvibration 1 工程 概 况 某城堡为大型主题乐园标 志性建筑 (图1)，位于郊 外空 旷地区 ，无高大建筑物遮挡 。结 构从 下往上层层收 进 ，各层露天平 台以及屋面上设有 多个装饰用预制轻钢结 构塔楼 ，各塔楼与混凝土部分通过预埋锚栓可靠连接。混 凝土主体结构为框架一剪力墙结构，地上结构尺寸约35 m× 35 nl，屋面高度约为30 m，最高预制装饰轻钢结构塔楼 的 最大塔身宽度3．40 m，净高约30 m，最高塔顶标高达65 m。 2 塔 楼 的地 震考 虑 本工程 中诸多预制装饰轻钢结构塔楼附置于混凝土主 体框架一剪力墙结构之上，各装饰钢结构塔楼质量远小于城 堡混凝土主体结构 ，模型中钢结构部分质量约为110 t，混 凝土部分质量约为24 500 t，钢结构部分质量仅 占结构总质 量的0．45％。由于质量相对于主体结构几乎可以忽略不计 ， 塔楼对主体影响很小 ，且这些装饰轻钢塔楼会产生诸多以 作者简介：李 静 (197 )，女，本科，工程师。 通信地址 上海市武夷路150号(2O0050)。 薯誊羹 曩蠹辫i | 0 0 一 -． 一～ ∞ 一一 一 0 图1城堡局部立面示意 局 部振动为主 的振 型 ，干扰对 混凝土主体动力特性 的判 断 ，因此在对混凝土主体结构 的动力特性进行分析评估时 将装饰轻钢塔楼排除。但对于这些装饰塔楼 自身计算时 ， 必须要考量主体结构存在对其 的影响，这种影响来 自于地 震震动引起的鞭梢效应 。 所谓鞭梢效应 ：当建筑物受地震作用时 ，它顶部的小 凸出部分由于质量和刚度较小 ，在每一个来 回的转折瞬间 形成较大的速度 ，产生较大的位移 ，就和鞭子的尖一样。 鞭梢效应 中鞭的末端速度远较柄的速度大。塔楼较 主 2015-一．8 Building Constructi。n衄 、 兰 竺 竺兰 竺塑 堡 体更易被破坏 ，必须采取可靠计算 ，防止塔楼的损坏 。 针对上述情况 ，为了考量单塔计算时鞭梢效应的影响 程度，本工程通过有限元ETABS程序 ，建立 了2种计算模型 进行分析： 1)建立整体空间模型，以真实情况为基准 ，建立下部 混凝土框架一剪力墙结构 ，上部建立多个塔楼模型，在地震 作用下 ，考虑塔底的剪力情况。 2)建立单塔楼模型，设定好一定高度 ，仅计算单塔在 该高度时的塔底地震剪力情况。 通过2个模型对塔底剪力进行分析，其塔底剪力对 比如 表1所示。通过计算 比对结果发现 ，当整体空间模型进行计 算时，塔楼底部的剪力要远大于单塔计算时塔底的剪力 ， 这就符合鞭梢效应的情况 ，混凝土主体结构对上部预制钢 塔有较大的地震影响。从数据上看 ，钢塔底部剪力比对约 为2倍 表1 塔底剪力比对 塔号 整体空阍模型／kN 塔楼模型IkN 塔底剪力比对／倍 4 塔 16 86 13 47 25 8 塔 20．49 11 O9 1 85 7 塔 20 61 11 54 1 78 根据 《建筑抗震设计规范 》第5．2．4规定要求 ]，采用 底部剪力法时 ，凸出屋面的屋顶问