北京城市副中心图书馆结构分析与设计

摘要

北京城市副中心图书馆项目由一个173m×173m的“森林屋盖”和覆盖在下方的两座“山体”组成,屋盖和山体由144根不规则布置的异形截面钢柱支承。主体结构体系可分为屋盖系统、山体结构和地下结构三部分。介绍了本项目的地基基础设计及各部分结构体系与布置。建筑外围的通高玻璃幕墙设计为自承重体系,主体结构仅为其提供平面外支承。针对屋盖系统整体抗侧刚度偏弱的问题,在部分钢柱和核心筒间设置屈曲约束支撑(BRB),阐述了BRB的设计原则,分析了设置BRB支撑的钢柱在小震和中震作用下的内力。结果表明,BRB在提高屋盖系统抗侧刚度的同时,也可降低钢柱在中、大震作用下的内力。结构整体扭转效应显著,设计中通过控制竖向构件的轴压比和剪应力水平,并在平面中部扭矩较大的柱下采用了一种三向转动铰支座,确保了结构不发生扭转破坏。为确保屋面结构的整体性,从构件性能目标、屋面板和构件设计方法等方面对屋面结构进行了加强。给出了异形钢柱与屋面结构和楼面结构的连接节点构造,该节点构造既保证了结构的可靠连接,也满足了建筑造型和机电功能的要求。