建筑悬挑观景平台结构方案选型与分析

建筑悬挑观景平台结构方案选型与分析

杨葆堃

天津大学建筑设计研究院，天津 300073

摘要：结合某建筑悬挑观景平台特点对悬挑钢结构进行选型对比和结构设计。通过3D3S建立结构模型并对不同选型方案进行受力分析，分析得到在各工况下结构位移、支座反力、杆件应力比各项性能指标。

关键词： 方案选型 悬挑

Selection and analysis of structural scheme of cantilevered viewing platform of a building

Yang Baokun¹

（1.Tianjin University Research Institute of Architectural Design and Urban Planning Co., Ltd,Tianjin 300073,China)

Abstract: Combined with the engineering characteristics of a Cantilever viewing platform, the type selection comparison and structural design of the cantilevered steel structure are carried out. The structural model was established through 3D3S and the stress analysis of different selection schemes was carried out to obtain the performance indexes of structural displacement and bearing reactionforce under various working conditions.

Keywords: scheme selection; cantilever

1、 工程概况

某学术交流中心建筑面积为26286m²，地上8层、地下1层，建筑总高度39.5m。在屋顶设置椭环形观景平台，观景平台高出屋面2.45m，落在屋面长度4.05m，挑出长度8米。

图一 屋面观景平台平面

2、设计基本参数

建筑抗震设防分类 丙类

抗震设防烈度 七度

设计地震分组 第三组

设计基本地震加速度0.1g

场地特征周期 0.65s

竖向地震作用系数 0.10

建筑结构阻尼比 0.04

3、结构选型

建筑体型要求观景平台结构厚度不大于700mm，挑出长度8m，挑台结构宽度为1.7m，综合考虑上述因素，采用箱形截面钢梁。增加两个腹板，用于保证构件的局部稳定，腹板净距480mm。

由于观景平台高出屋面，结合建筑造型，设置三个支座用于连接观景平台，支座位置如图，前端支座A，后端支座B。在不考虑风荷载和地震作用效应，活荷载均布施加的情况下，B支座出现拉力。为此，在B支座位置设置压载，用混凝土填充在箱型梁内部，填充重量约为13吨，保证在上述工况下，支座B不出现拉力。

4、观景平台各工况下位移、应力

考虑地震效应的同时，计算上述工况，得出钢结构极限承载力、变形，以典型工况荷载组合1为例计算结果如下：

最大挠度为21mm，最大应力比为0.13。均满足GB 50017—2017 钢结构设计标准要求。

荷载组合1 Z方向最大位移

荷载组合1 强度应力比

经验算，其余工况下平台挠度、应力比符合规范要求。

5、荷载取值及组合

1）风荷载

平台离地面高度取40m，阵风系数βgz取1.51；地面粗糙度A类，μz取1.79；风荷载局部体形系数μsl取2；基本风压 0.8kN/m²；可得风荷载标准值：

w_k=β_gz*μ_sl*μ_z*w₀

=1.51*2*1.79*0.8

=4.32kN/m²

环形挑台宽度2.6m，每延米风荷载标准值为11.2kN/m。

2）除结构自重，恒荷载取1 .5kN/m。

3）活荷载取4kN/m。

4）以支座A为界，A支座前端为挑出位置，A后端为固接位置，活荷载及风荷载加载工况：

采用3D3S软件对观景平台结构进行单独建模分析，经计算比对，支座承受最大反力如下：

5）将反力输入整体模型

将上述工况的反力输入整体模型进行计算，对计算结果进行包括设计，尤其要注意的是支座位置梁纵筋的拉压状态会出现与重力荷载下相反的情况，配筋时应特别注意。

6、结语

通过上述分析计算，很好的解决了本工程中遇到的大跨度观景平台问题，满足了建筑造型要求，确保了观景平台结构的安全性和合理性。为今后工程提供参考。

［1］ GB 50011—2010，建筑抗震设计规范［S］．

［2］ GB 50009—2012，建筑结构荷载规范［S］．

［3］ GB 50017—2017，钢结构设计标准［S］．