复杂山地大跨多曲拱-斜柱钢结构关键施工技术分析

某异形复杂建筑由弧形外立面和斜屋面组成复杂空间曲面,建筑平面似月牙形。该建筑位于陡坡上,总体地形坡度为50°~85°,部分区域达到90°,现状地面标高介于202.000~228.170m,部分区域无条件设置直桩基础。为了解决该种地形条件下竖向力传递问题,同时满足建筑造型和大开间需求,结构上采用空间多曲拱-斜柱结构受力体系。受地形条件限制,多曲拱需要倾斜一定角度才能设置桩基础,同时考虑拱脚传力效率,多曲拱采用斜桩基础。介绍了多曲拱及斜柱在复杂山地中的定位、斜桩开挖、多曲拱构件加工及现场拼接、施工阶段应力及变形和厚钢板焊接等关键问题。研究表明,利用点云技术可较好地解决异形结构在复杂山地定位难题;施工阶段模拟分析显示构件最大应力比为0.3,具有富足的施工安全储备。

复杂山地大跨多曲拱-斜柱结构设计与分析

近年来,不少异形复杂建筑被广泛运用于山地自然景观区域,而这些异形复杂建筑难以用常规的掉层或吊脚框架结构实现。为此,基于重庆某复杂山地中的异形复杂建筑提出了新的结构解决方案,既满足了建筑造型的需求,又解决了边坡上基础设置的难题。该建筑由弧形外立面和斜屋面组成复杂空间曲面,建筑平面似月牙形。建筑位于复杂边坡上,部分区域无条件设置直桩基础,为了解决该种地形条件下竖向力传递问题,同时满足建筑造型和大开间需求,结构上创新采用空间多曲拱-斜柱结构受力体系,其中多曲拱采用斜桩基础,斜柱采用直桩基础。分析了柱倾斜角度对结构体系的影响,结果表明:柱倾斜角度的增加会增加结构的刚度,对结构受力有利。基于最终结构方案分析了结构变形、结构受力和结构稳定等内容,并按两种方法对多曲拱进行了稳定验算。多根杆件与多曲拱相连形成复杂空间节点,该节点是传递荷载的关键节点,采用铸钢节点进行设计,并采用有限元软件ABAQUS对节点进行了应力和极限承载力分析,结果表明,铸钢节点承载力满足设计要求。最后,对此类大跨异形结构的舒适度进行了详细分析,并对结构的多曲拱、斜柱与桩基础的连接进行了介绍。