文章編號(hào) 2096 3424 2022 03 0276 06 DOI 10 3969 j issn 2096 3424 2022 03 014 上海植物園北區(qū)新建展覽溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 崔大光1 陸 健2 1 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 城市建設(shè)與安全工程學(xué)院 上海 201418 2 上海市園林設(shè)計(jì)研究總院有限公司 上海 200031 摘 要 對(duì)上海植物園北區(qū)新建展覽溫室 冷溫室和蝴蝶溫室 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹 包括設(shè)計(jì) 參數(shù)和荷載取值 基礎(chǔ)和柱腳設(shè)計(jì)以及上部鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬得到結(jié)構(gòu)表 面風(fēng)荷載體型系數(shù) 并與規(guī)范值共同作為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的設(shè)計(jì)依據(jù) 提供了單層空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的 桿件計(jì)算長(zhǎng)度 剛接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 結(jié)構(gòu)彈性性能 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定極限承載力和鋼結(jié)構(gòu)防火關(guān)鍵問(wèn)題的設(shè)計(jì)方 法 分析結(jié)果表明 結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能均能滿足相關(guān)規(guī)范的設(shè)計(jì)規(guī)定 可為類似工程設(shè)計(jì)時(shí)提供借鑒 關(guān)鍵詞 溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 空間單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬 結(jié)構(gòu)極限承載力 穩(wěn)定分析 鋼結(jié)構(gòu) 防火 中圖分類號(hào) TU375 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A Structural Design of The New Exhibition Greenhouses in The North Area of Shanghai Botanical Garden CUI Daguang 1 LU Jian 2 1 School of Urban Construction and Safety Engineering Shanghai Institute of Technology Shanghai 201418 China 2 Shanghai Landscape Architecture Design Institute Shanghai 200031 China Abstract The structural design of the new exhibition greenhouse cold greenhouse and butterfly greenhouse in the north area of Shanghai Botanical Garden was introduced including design parameters and load value foundation and column footing design and upper steel structure design The shape coefficients of wind load on the structure surface were obtained by computational fluid dynamics numerical simulation which were used as the design basis of the characteristic values of wind load together with the code values The design methods of key problems in single layer space latticed structure were provided such as member effective length rigid joint structure structural elastic performance structural stability ultimate bearing capacity and steel structure fire safety The analysis results showed that each performance of the structure can meet the design provisions of relevant codes which could provide reference for similar engineering design Key words structural design of greenhouse single layer space latticed structure computational fluid dy namics numerical simulation ultimate bearing capacity of structure stability analysis fire safety of steel structures 收稿日期 2021 11 12 基金項(xiàng)目 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)引進(jìn)人才基金項(xiàng)目 YJ2015 4 資助 作者簡(jiǎn)介 崔大光 1975 男 高級(jí)工程師 博士 主要研究方向?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究與設(shè)計(jì) E mail cdg 引文格式 崔大光 陸健 上海植物園北區(qū)新建展覽溫室結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) J 應(yīng)用技術(shù)學(xué)報(bào) 2022 22 3 276 281 Citation CUI Daguang LU Jian Structural Design of The New Exhibition Greenhouses in The North Area of Shanghai Botanical Garden J Journal of Technology 2022 22 3 276 281 第22卷 第3期應(yīng) 用 技 術(shù) 學(xué) 報(bào) Vol 22 No 3 2022年 9月JOURNAL OF TECHNOLOGY Sept 2022 園藝博覽建筑中的溫室建筑往往是植物園的 標(biāo)志性建筑 溫室空間常需要較大的跨度和高度 以滿足不同種類植物的生長(zhǎng)需求 針對(duì)溫室的研究 多與園藝相關(guān) 對(duì)溫室結(jié)構(gòu)體系的研究相對(duì)較少 1 溫室結(jié)構(gòu)常采用大跨空間結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)材料常采用鋼 結(jié)構(gòu)和鋁合金結(jié)構(gòu)等輕型材料 結(jié)構(gòu)體系常采用單 層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 如上海辰山植物園四期溫室建筑 除 門框采用矩形鋼管外 其它桿件均采用鋁合金工字 形截面 節(jié)點(diǎn)形式為板式螺栓連接 2 北京世園會(huì) 植物館溫室屋頂采用圓鋼管單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 節(jié)點(diǎn)采 用鼓形焊接球節(jié)點(diǎn) 網(wǎng)殼屋面覆蓋材料采用乙烯 四 氟乙烯共聚物 ethylene terafluoroethlene ETFE 透明膜 3 拉斐爾云廊采用自由曲面單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 屋蓋桿件采用鋁合金和鋼材 通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)樹(shù)形分叉 柱支撐在多棟高層建筑屋頂上 成為上海G60科創(chuàng) 走廊標(biāo)志性建筑 4 上海植物園北區(qū)改擴(kuò)建工程新 建展覽溫室位于園區(qū)景觀湖北側(cè) 設(shè)計(jì)為一組溫室 群 穹頂造型 分兩個(gè)主題展示區(qū) 冷溫室和蝴蝶溫 室 設(shè)計(jì)通過(guò)營(yíng)造多種生境 展示出豐富的植物品 種 該溫室建成后將與上海植物園南區(qū)溫室群 辰 山植物園溫室群和規(guī)劃中的世博文化公園溫室群 在展示內(nèi)容上形成互補(bǔ) 冷溫室建筑面積481 m2 建筑高度13 95 m 最大長(zhǎng)軸跨度約32 m 蝴蝶溫室建筑面積1 004 m2 建筑高度19 65 m 最大長(zhǎng)軸跨度約40 9 m 經(jīng) 過(guò)優(yōu)選后的結(jié)構(gòu)體系采用矩形鋼管空間單層網(wǎng)格 結(jié)構(gòu) 該體系具有建筑空間效果美觀 工程造價(jià)低 等優(yōu)點(diǎn) 植物園展覽溫室效果如圖1所示 圖 1 植物園展覽溫室效果圖 Fig 1 Renderings of the exhibition greenhouses in the botanical garden 1 設(shè)計(jì)參數(shù)與荷載取值 1 1 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 展覽溫室結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示 1 2 恒 活荷載 軟件可自動(dòng)計(jì)算鋼構(gòu)件的桿件自重 并放大 1 05倍以考慮節(jié)點(diǎn)重量 外幕墻選用雙層鋼化夾 膠鋼化玻璃 8 mm厚的超白玻璃 1 52 mm厚的 聚乙烯醇縮丁醛酯 polyvinyl butyral PVB 8 mm厚的超白玻璃 外幕墻連同龍骨系統(tǒng)設(shè)計(jì)均 布恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值不利作用取2 0 kN m2 有利作用 風(fēng)吸力組合工況 取0 5 kN m2 均布活荷載標(biāo)準(zhǔn) 值取0 5 kN m2 5 1 3 風(fēng)荷載 風(fēng)荷載計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值與基本風(fēng)壓 風(fēng)壓高度變化 系數(shù) 風(fēng)荷載體型系數(shù)和脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)等效風(fēng)壓系數(shù) 有關(guān) 本工程結(jié)構(gòu)體型對(duì)風(fēng)荷載較為敏感 設(shè)計(jì)時(shí) 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值取100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓 風(fēng)壓 高度變化系數(shù)偏于安全地按建筑頂點(diǎn)高度確定 冷 溫室和蝴蝶溫 z分別取1 1和1 2 屋蓋主要承 重結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)等效風(fēng)壓系數(shù)根據(jù) 屋蓋結(jié)構(gòu) 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn) 6 附錄B確定 計(jì)算表明脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng) 不大于平均風(fēng)效應(yīng)的2倍 設(shè)計(jì)時(shí)偏于安全地取脈 動(dòng)風(fēng)效應(yīng)為平均風(fēng)效應(yīng)的2倍 對(duì)于重要且平面 形狀或立面形狀復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物 規(guī)定采用風(fēng) 洞試驗(yàn)來(lái)確定體型系數(shù) 5 本工程根據(jù) 屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng) 荷載標(biāo)準(zhǔn) 6 推薦的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) computational fluid dynamics CFD 數(shù)值模擬 通過(guò)大渦模擬方 法得到風(fēng)載體型系數(shù) 用于初步確定主要承重結(jié)構(gòu) 的平均風(fēng)荷載 設(shè)計(jì)時(shí)最終的風(fēng)載體型系數(shù)近似 按 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 表8 3 1項(xiàng)次3取值 5 并與 數(shù)值模擬值進(jìn)行包絡(luò) CFD數(shù)值模擬共采用12 個(gè)風(fēng)向角 間隔30 可提供展覽溫室表面各部位的 體型系數(shù)分布云圖和數(shù)值圖 以0 風(fēng)向角的數(shù)值 模擬結(jié)果為例 圖2 圖3 圖4和圖5給出了冷溫 室和蝴蝶溫室的表面體型系數(shù)分布云圖和數(shù)值圖 分析結(jié)果表明 除少數(shù)區(qū)域CFD值大于規(guī)范值外 大部分區(qū)域規(guī)范值均大于CFD值 1 4 雪荷載 本工程空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)屬于對(duì)雪荷載敏感的結(jié) 表 1 溫室結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)參數(shù) Tab 1 Main design parameters of greenhouse structure 設(shè)計(jì)參數(shù) 取值 設(shè)計(jì)參數(shù) 取值 設(shè)計(jì)使用年限 50年 基本地震加速度 0 10g 耐久性設(shè)計(jì)年限 50年 設(shè)計(jì)地震分組 第二組 結(jié)構(gòu)安全等級(jí) 二級(jí) 場(chǎng)地類別 類 地基基礎(chǔ)等級(jí) 丙級(jí) 特性周期 0 90 s 抗震設(shè)防類別 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類 多遇地震組尼比 0 02 耐火等級(jí) 二級(jí) 基本風(fēng)壓 100年 0 60 kN m2 抗震等級(jí) 四級(jí) 地面粗糙度 B類 抗震設(shè)防烈度 7度 基本雪壓 100年 0 25 kN m2 第3期崔大光 等 上海植物園北區(qū)新建展覽溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 277 構(gòu) 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值按100年重現(xiàn)期基本雪壓S0 0 25 kN m2取值 根據(jù)規(guī)范規(guī)定 溫室結(jié)構(gòu)還應(yīng)按 全跨和半跨積雪均勻及不均勻分布工況進(jìn)行驗(yàn)算 5 由于結(jié)構(gòu)形體呈拱形 雪荷載不起控制作用 1 5 地震作用 設(shè)計(jì)時(shí)考慮X Y兩方向水平地震和Z向豎向 地震作用 水平地震作用計(jì)算時(shí)考慮 5 的偶然 偏心 地震作用設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1 另外 結(jié)構(gòu)剛度計(jì) 算時(shí)不考慮維護(hù)結(jié)構(gòu)也即非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響 周期 折減系數(shù)取1 0 1 6 溫度作用 以結(jié)構(gòu)的初始溫度 合攏溫度 為基準(zhǔn) 結(jié)構(gòu)的 溫度作用效考慮溫升和溫降 合攏溫度選取日平均 溫度 溫度變化對(duì)構(gòu)件有熱脹冷縮的影響 結(jié)構(gòu)跨 度越大溫度影響越敏感 特別是合攏施工需選取適 當(dāng)?shù)臅r(shí)間段 避免次應(yīng)力的產(chǎn)生 7 冷溫室無(wú)加溫 設(shè)備 室內(nèi)布置契合四季變化的植物 室內(nèi)設(shè)計(jì)使 用溫度為 4 29 而蝴蝶溫室室內(nèi)設(shè)計(jì)使用溫度 為13 29 上海基本氣溫最低為 4 最高為 36 設(shè)計(jì)時(shí)鋼結(jié)構(gòu)合攏溫度取10 15 考慮 升溫工況30 降溫工況 30 如施工時(shí)的合 攏溫度與設(shè)計(jì)值不一致 應(yīng)進(jìn)行施工階段驗(yàn)算 2 基礎(chǔ)和柱腳設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)多種基礎(chǔ)類型進(jìn)行比選 結(jié)合場(chǎng)地土 工程特性和溫室上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 基礎(chǔ)型式采用條形 承臺(tái)梁樁基礎(chǔ) 并在溫室門洞下方無(wú)承臺(tái)梁處設(shè)置 承臺(tái)拉梁 使基礎(chǔ)承臺(tái)梁形成1個(gè)閉環(huán) 增加基礎(chǔ) y z x US0 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 圖 2 冷溫室表面體型系數(shù)分布云圖 Fig 2 Cloud picture for shape factor of the cold greenhouse 圖 3 冷溫室表面體型系數(shù)數(shù)值圖 Fig 3 Numerical picture for shape factor of the cold greenhouse US0 y z x 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 圖 4 蝴蝶溫室表面體型系數(shù)分布云圖 Fig 4 Cloud picture for shape factor of the butterfly greenhouse 圖 5 蝴蝶溫室表面體型系數(shù)數(shù)值圖 Fig 5 Numerical picture for shape factor of the butterfly greenhouse 278 應(yīng) 用 技 術(shù) 學(xué) 報(bào)第22卷 整體性的同時(shí)還可有效地抵抗上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ) 的水平推力 樁型采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁 PHC AB400 95 11 10 樁端持力層為灰色砂質(zhì)粉 土層 單樁抗壓承載力設(shè)計(jì)值為460 kN 樁位布 置基本與鋼柱腳平面位置對(duì)應(yīng) 以減小柱腳對(duì)條形 承臺(tái)梁所產(chǎn)生的剪力及變形 設(shè)計(jì)時(shí)還對(duì)剛接和 鉸接2種柱腳形式進(jìn)行對(duì)比 計(jì)算結(jié)果表明鉸接柱 腳可有效地釋放結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力 柱腳采用外露式鉸 接柱腳 并通過(guò)設(shè)置抗剪鍵來(lái)承擔(dān)柱腳底部水平反 力 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用盈建科建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件YJK A 3 上部鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 結(jié)構(gòu)體系選型 展覽溫室平面呈不規(guī)則橢圓形 立面為不規(guī)則 拱形 外表皮為凹凸皺褶形 結(jié)合建筑方案所呈現(xiàn) 的空曠通透感 結(jié)構(gòu)體系采用桿件數(shù)量較少的空間 單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 桿件材料可選不銹鋼 鋁合金和鋼 材 不銹鋼和鋁合金結(jié)構(gòu)造價(jià)較高 且空間網(wǎng)格不 規(guī)則 結(jié)構(gòu)桿件和連接節(jié)點(diǎn)規(guī)格較多 通過(guò)綜合比 選 結(jié)構(gòu)體系采用空間鋼管單層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 桿件形 狀為方鋼管或矩形鋼管 即B型 鋼材等級(jí)為 Q355B 冷溫室鋼構(gòu)件截面主要規(guī)格為250 mm 150 mm 10 mm 220 mm 10 mm和150 mm 8 mm 蝴蝶溫室截面規(guī)格為350 mm 250 mm 20 mm 250 mm 150 mm 10 mm 250 mm 12 mm 200 mm 10 mm和160 mm 8 mm 鋼結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)軟件采用MIDAS Gen 3 2 桿件計(jì)算長(zhǎng)度 網(wǎng)格桿件的計(jì)算長(zhǎng)度與結(jié)構(gòu)體系 節(jié)點(diǎn)剛度以 及桿件所處的位置有關(guān) 8 單層網(wǎng)格桿件在殼體曲 面內(nèi) 外的計(jì)算長(zhǎng)度不同 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)桿件穩(wěn) 定性驗(yàn)算結(jié)果有較大的影響 殼體曲面內(nèi)的桿件計(jì) 算長(zhǎng)度可取為0 9 l 殼體曲面外的其計(jì)算長(zhǎng)度為 1 6 l MIDAS軟件可對(duì)選定的構(gòu)件直接輸入繞強(qiáng) 軸 單元坐標(biāo)軸y軸 和繞弱軸 單元坐標(biāo)軸z軸 屈 曲時(shí)自由長(zhǎng)度的有效計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) 需要注意的 是 在定義構(gòu)件的自由長(zhǎng)度系數(shù)前應(yīng)設(shè)置構(gòu)件的單 元坐標(biāo)軸 使2個(gè)單元坐標(biāo)軸與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)曲面的徑 向和法向相一致 3 3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 為保證空間結(jié)構(gòu)的幾何不變性 單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 應(yīng)采用剛接節(jié)點(diǎn) 8 有限元分析時(shí)采用具有6個(gè)自 由度的梁?jiǎn)卧?且在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)上也必須與計(jì)算 模型相符 翁振江等 9 對(duì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中各種典型裝 配式節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié) 對(duì)工程中應(yīng)用的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了 分類 對(duì)于單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 以往多采用焊接球節(jié)點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)剛接節(jié)點(diǎn) 但巨大的焊接球節(jié)點(diǎn)往往對(duì)建筑效 果有很大的影響 直接相貫連接的鋼管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn) 外觀簡(jiǎn)潔 除無(wú)斜腹桿的空腹桁架外 當(dāng)符合一定 條件時(shí)才可視為鉸接節(jié)點(diǎn) 10 文獻(xiàn) 10 的附錄H 還提供了無(wú)加勁鋼管直接焊接節(jié)點(diǎn)剛度的判別方 法 本工程為采用鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 為增加節(jié)點(diǎn)剛度和節(jié)點(diǎn)承載力 在主管對(duì)應(yīng)支管的 位置增設(shè)2道內(nèi)加勁板以保證節(jié)點(diǎn)剛性 3 4 結(jié)構(gòu)自振特性 特征值分析采用Lanczos法計(jì)算 振型的選取 數(shù)量根據(jù)振型質(zhì)量參與系數(shù)確定 冷溫室取120個(gè) 振型 蝴蝶溫室共150個(gè)振型 冷溫室前三階自振 周期分別為0 854 0 574 和0 477 s 振型分別為沿 溫室短軸方向的平動(dòng) 整體扭轉(zhuǎn)和沿溫室長(zhǎng)軸方向 的平動(dòng) 扭轉(zhuǎn)周期與一階平動(dòng)周期比值為0 67 蝴 蝶溫室前三階自振周期分別為0 862 0 613和 0 566 s 振型分別為沿溫室短軸方向的平動(dòng) 沿溫 室長(zhǎng)軸方向的平動(dòng)和整體扭轉(zhuǎn) 周期比為0 66 計(jì) 算結(jié)果表明 2個(gè)溫室的周期比均滿足規(guī)范規(guī)定周 期比不大于0 9的限值要求 溫室結(jié)構(gòu)第一振型分 布云圖如圖6和圖7所示 VIBRATION MODE 3 379 69E 002 2 534 77E 002 1 689 85E 002 8 449 24E 003 0E 000 自振周期 8 543E 001 9 294 16E 002 8 449 24E 002 7 604 31E 002 6 759 39E 002 5 914 47E 002 5 069 54E 002 4 224 62E 002 圖 6 冷溫室第一階振型 Fig 6 Mode 1 of the cold greenhouse 3 5 結(jié)構(gòu)變形 強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算 冷溫室在恒荷載和活荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下豎 向變形最大值為22 mm 在恒荷載和風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)組 合作用下豎向變形最大值為18 mm 在恒荷載和溫 度作用標(biāo)準(zhǔn)組合作用下豎向變形最大值為18 mm 均不大于變形允許值L 400 17 600 400 44 mm 結(jié)構(gòu)豎向變形滿足要求 在風(fēng)荷載作用下最大側(cè)向 變形為27 mm 不大于變形允許值H 250 13 000 第3期崔大光 等 上海植物園北區(qū)新建展覽溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 279 250 52 mm 結(jié)構(gòu)側(cè)向變形滿足要求 蝴蝶溫室在 恒荷載和活荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下豎向變形最大值 為32 mm 在恒荷載和風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下豎向 變形最大值為27 mm 在恒荷載和溫度作用標(biāo)準(zhǔn)組 合作用下豎向變形最大值為36 mm 均不大于變形 允許值L 400 24 100 400 60 2 mm 結(jié)構(gòu)豎向變 形滿足要求 在風(fēng)荷載作用下最大側(cè)向變形為 38 mm 不大于變形允許值H 250 19 000 250 78 mm 結(jié)構(gòu)側(cè)向變形滿足要求 全部荷載工況組 合作用下 鋼結(jié)構(gòu)單元最大應(yīng)力比均不大于0 9 滿 足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定要求 計(jì)算結(jié)果如圖8和圖9所示 0 2 0 4 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 3 0 3 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 1 0 1 0 2 0 2 0 3 0 4 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 5 0 3 0 3 0 3 0 2 0 2 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 1 0 4 0 4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 3 0 2 0 4 0 4 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 4 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 5 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 3 0 2 0 4 0 6 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 4 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 3 0 5 0 6 0 4 0 5 0 3 0 4 0 4 0 4 0 5 0 4 0 6 0 4 0 3 0 4 0 4 0 4 0 2 0 5 0 3 0 4 0 4 0 4 0 4 0 2 0 4 0 2 0 4 0 3 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 5 0 3 0 4 0 4 5 0 4 0 4 0 4 0 4 0 5 0 4 0 5 0 4 0 6 0 5 0 4 0 5 0 3 0 4 0 5 0 6 0 3 0 5 0 3 0 4 0 4 0 3 0 3 0 3 0 6 0 3 0 5 0 4 0 5 0 4 0 4 0 4 0 8 0 5 0 7 0 5 0 6 0 4 0 6 0 4 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 3 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 3 0 4 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 4 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 5 0 3 0 3 0 3 0 2 0 2 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 2 0 1 0 3 0 3 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 4 0 4 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 4 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 5 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 3 0 2 0 2 0 4 0 6 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 3 0 3 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 4 0 4 0 5 0 4 0 5 0 4 0 4 0 4 0 4 0 6 0 3 0 4 0 4 0 4 0 4 0 3 0 4 0 3 0 4 0 3 0 5 0 4 0 3 0 4 0 3 0 4 0 2 0 4 0 4 0 5 0 4 0 4 0 4 0 4 0 5 0 3 0 5 0 5 0 5 0 4 0 5 0 4 0 4 0 5 0 4 0 6 0 5 0 6 0 5 0 5 0 5 0 4 0 5 0 4 0 5 0 3 0 6 0 3 0 4 0 4 0 3 0 3 0 3 0 5 0 4 0 6 0 4 0 5 0 4 0 4 0 4 0 8 0 5 0 7 0 5 0 6 0 4 0 6 0 4 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 組合 最大值 8 077 73E 001 7 345 64E 001 6 613 54E 001 5 881 44E 001 5 149 34E 001 4 417 24E 001 3 685 14E 001 2 953 04E 001 2 220 94E 001 1 488 84E 001 7 567 42E 002 2 464 26E 003 STEEL DESIGN 圖 8 冷溫室單元應(yīng)力比 Fig 8 Element stress ratios of the cold greenhouse 3 6 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定極限承載力分析 為避免單層網(wǎng)殼整體失穩(wěn)或局部殼面失穩(wěn) 規(guī) 范規(guī)定單層網(wǎng)殼應(yīng)對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)算 8 本工 程首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)屈曲模態(tài)分析 按滿跨均布恒荷載 和活荷載標(biāo)準(zhǔn)組合得到結(jié)構(gòu)最低階屈曲模態(tài) 進(jìn) 一步運(yùn)用位移控制法進(jìn)行結(jié)構(gòu)極限承載力分析 并 以結(jié)構(gòu)一階屈曲模態(tài)的形式考慮初始幾何缺陷的 分布 取1 300網(wǎng)格結(jié)構(gòu)跨度作為缺陷最大值 8 分 析時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性 結(jié)構(gòu)荷載 位移曲線 如圖10和圖11所示 取曲線下降段前的峰值點(diǎn)作 為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定極限承載力 計(jì)算結(jié)果表明 冷溫室結(jié) 構(gòu)極限承載力穩(wěn)定系數(shù)為21 2 蝴蝶溫室結(jié)構(gòu)極限 承載力穩(wěn)定系數(shù)為35 2 均滿足規(guī)范規(guī)定的安全系 數(shù)限值4 2的要求 3 7 鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是耐熱 但是不耐火 傳統(tǒng)的鋼 結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)先根據(jù)建筑物耐火等級(jí)確定鋼構(gòu)件 的耐火極限 施工圖紙上再注明防火涂料的厚度應(yīng) 達(dá)到其耐火極限的要求 施工單位依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)耐火試 驗(yàn)報(bào)告選擇相應(yīng)的防火涂料種類及厚度 這種方法 的缺點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)得到的結(jié)果沒(méi)有反映構(gòu)件 截面大小 形狀以及荷載類型等因素的影響 為此 建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范 11 提供了與構(gòu)件實(shí)際 受力情況相符的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法 建立在結(jié)構(gòu) 分析與耐火驗(yàn)算的基礎(chǔ)上 按結(jié)構(gòu)耐火承載力極限 6 796 92E 002 6 179 01E 002 5 561 11E 002 4 943 21E 002 4 325 31E 002 3 707 41E 002 3 089 51E 002 2 471 61E 002 1 853 70E 002 1 235 80E 002 6 179 01E 003 0E 000 自振周期 8 625E 001 VIBRATION MODE 圖 7 蝴蝶溫室第一階振型 Fig 7 Mode 1 of the butterfly greenhouse 0 4 0 3 0 3 0 5 0 6 0 3 0 3 0 0 0 0 0 0 0 7 0 6 0 5 0 7 0 7 0 4 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 5 0 5 0 4 0 5 0 5 0 4 0 4 0 5 0 4 0 4 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 4 0 5 0 4 0 5 0 4 0 4 0 5 0 4 0 5 0 3 0 4 0 3 0 5 0 4 0 5 0 5 0 5 0 5 0 4 0 4 0 2 0 4 0 4 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 6 0 3 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 5 0 5 0 4 0 5 0 5 0 5 0 5 0 4 0 5 0 4 0 4 0 4 0 5 0 4 0 5 0 4 0 3 0 4 0 3 0 3 0 4 0 6 0 4 0 6 0 5 0 5 0 5 0 3 0 3 0 3 0 6 0 4 0 6 0 4 0 6 0 4 0 5 0 4 0 7 0 4 0 8 0 4 0 8 0 5 0 7 0 5 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 0 6 0 5 0 5 0 4 0 5 0 4 0 4 0 3 0 6 0 5 0 5 0 6 0 4 0 6 0 4 0 5 0 4 0 3 0 4 0 4 0 6 0 6 0 7 0 4 0 5 0 5 0 4 0 5 0 6 0 5 0 8 0 7 0 6 0 5 0 5 0 6 0 5 0 6 0 4 0 7 0 5 0 5 0 3 0 4 0 7 0 4 0 6 0 5 0 6 0 4 0 5 0 3 0 4 0 6 0 4 0 7 0 6 0 6 0 6 0 5 0 4 0 5 0 5 0 4 0 6 0 5 0 5 0 5 0 6 0 6 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 5 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 4 0 3 0 5 0 2 0 7 0 2 0 4 0 3 0 3 0 3 0 2 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 6 0 3 0 4 0 2 0 6 4 0 4 0 4 0 3 0 3 0 3 0 2 0 2 0 4 0 4 0 7 0 6 0 3 0 5 0 3 0 3 0 3 0 2 0 2 0 2 0 2 0 3 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 5 0 3 0 5 0 5 0 6 0 6 0 4 0 6 0 3 0 5 0 4 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 3 0 3 0 3 0 2 0 3 0 3 0 3 0 5 0 2 0 2 0 3 0 3 0 3 0 3 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 3 0 3 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 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0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 4 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 3 0 5 0 1 0 3 0 3 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 4 0 7 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 2 0 3 0 4 0 4 0 4 0 2 0 2 0 4 0 1 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 3 0 3 0 1 0 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 1 0 2 0 2 0 1 0 2 0 3 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 0 2 0 3 0 2 0 2 0 2 0 4 0 2 0 3 0 2 0 2 0 2 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 3 0 2 0 2 0 1 0 2 0 1 0 1 0 2 0 3 0 2 0 1