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作者：张增球、区彤、傅剑波（广东省建筑设计研究院有限公司）出处：《结构工程师》2023年第6期，第189-196页主题：某项目双曲屋面罩棚ETFE气枕结构设计（单层钢结构网壳支撑骨架加ETFE气枕组合结构体系）原文官方阅读链接：国家科技期刊平台（opaj.napstic.cn）：https://opaj.napstic.cn/periodicalArticle/0120240101684029摘要：ETFE气枕膜结构作为一种新型结构体系，质量轻、透光率高，带有自洁属性，被广泛应用于大跨度建筑领域。以某实际工程项目为例，对结构设计中的难点及创新工作进行了阐述。该项目的屋面罩棚膜结构采用了单层钢结构网壳支撑骨架加ETFE气枕组合结构体系。对轻质屋面罩棚单层网壳骨架及单元气枕结构进行了抗风稳定性和承载力的验算，结果表明，单层网壳支撑骨架及单元气枕的抗风性能满足设计要求。结合本项目气枕结构的特点，提出了一种可应对强台风时ETFE气枕内压控制方法，保证屋面气枕单元结构在极端天气下的正常工作。对本项目的单层网壳骨架重要节点——“米”字形铸钢节点，进行了选型研究和分析，使节点标准统一，方便加工和制作。一、研究背景与研究出发点研究背景：ETFE气枕膜结构作为一种新型结构体系，具有质量轻、透光率高、带有自洁属性等显著优势，被广泛应用于大跨度建筑领域。随着建筑造型日益复杂，双曲屋面等异形大跨度空间结构对结构设计提出了更高要求。研究出发点：该文以某实际工程项目为例，针对双曲屋面罩棚采用单层钢结构网壳支撑骨架加ETFE气枕组合结构体系的特殊结构形式，对结构设计中的难点及创新工作进行了系统阐述。研究重点聚焦于三个方面：一是轻质屋面罩棚在强风作用下的抗风稳定性与承载力问题；二是ETFE气枕在极端天气下的内压控制问题；三是复杂“米”字形铸钢节点的选型与标准化问题。二、节点分类与构造方案该文的核心节点研究对象为单层网壳支撑骨架的重要节点——“米”字形铸钢节点。具体构造方案如下：节点类型：单层网壳骨架的“米”字形铸钢节点研究内容：对该节点进行了选型研究和分析核心目标：使节点标准统一，方便加工和制作结构体系：屋面罩棚整体采用单层钢结构网壳支撑骨架加ETFE气枕组合结构体系，气枕作为覆盖材料铺设在网壳骨架之上三、提升方案对比分析该文虽未对不同节点方案进行直接的对比分析，但在以下三个方面提出了针对性的技术方案与优化措施：抗风稳定性验算：对轻质屋面罩棚单层网壳骨架及单元气枕结构进行了抗风稳定性和承载力的验算，验算结果表明单层网壳支撑骨架及单元气枕的抗风性能满足设计要求。内压控制方法创新：结合项目气枕结构的特点，提出了一种可应对强台风的ETFE气枕内压控制方法，保证屋面气枕单元结构在极端天气下的正常工作。节点标准化设计：通过对“米”字形铸钢节点的选型研究，实现了节点标准的统一，既方便了加工制作，也提升了施工效率。四、研究结论与工程应用价值研究结论：单层钢结构网壳支撑骨架加ETFE气枕组合结构体系在双曲屋面罩棚中应用可行，抗风稳定性和承载力均满足设计要求。提出的强台风工况下ETFE气枕内压控制方法，可有效保障气枕单元在极端天气下的正常工作。“米”字形铸钢节点通过选型研究实现了标准化设计，为类似复杂节点的加工制作提供了参考。工程应用价值：该文以实际工程项目为依托，系统解决了双曲屋面罩棚ETFE气枕结构设计中的抗风稳定性、气枕内压控制、复杂节点标准化等关键问题，为今后类似大跨度异形屋面采用单层网壳+ETFE气枕组合结构的设计提供了完整的理论依据与技术参考，具有直接的工程借鉴意义。

作者： 姚峰、张健滔、王柳、尤永健出处： 《钢结构（中英文）》，2024年，39卷(04)，第1-9页主题： 以某医院新建住院楼为工程背景，针对其宽度收窄式多层间隔高位连体结构的复杂体型，系统研究其在设计阶段的连接方式比选与抗震性能化设计，以及施工阶段的胎架拆除方案优化等关键技术问题原文官方阅读链接： http://gjg.ic-mag.com/cn/article/doi/10.13206/j.gjgS23091301 原文标准摘要某医院新建住院楼结构总高79.6 m，地上18层，两栋住院楼对称布置，住院楼之间分别位于9F～10F、12F～13F以及15F～16F处间隔设置了3个空中连廊，连廊跨度25.2 m。主体塔楼采用钢框架屈曲约束支撑结构体系，三个钢连廊楼面主梁作为弦杆，上下层之间设置中心支撑，形成平面桁架。连廊相比于主体塔楼结构宽度收窄，由24.3 m减小至7.8 m。整体结构体型复杂，连廊对抗震性能要求较高，且胎架拆除的施工顺序不仅对结构会产生附加效应而且会影响现场施工效率。为此，分析了宽度收窄式多层间隔高位连体结构设计、施工过程中的关键技术问题及解决方案。通过比较分析连体结构与主体塔楼分别采用强、弱连接方式对主体塔楼的振型模态、抗侧与抗扭刚度以及节点构造形式的差异，确定了连体结构的强连接方案。基于抗震性能化设计目标，对高位连体结构进行了设防地震不屈服验算，结果表明杆件和楼板承载力满足既定的抗震性能目标。根据胎架拆除的施工阶段不同，对比分析了两种施工方案对连体结构产生的附加内力和附加变形，结合现场施工效率，确定采用每层连廊安装完毕即拆除相应胎架的施工方案。分析结果表明：两侧主体塔楼对称的高位连廊宜采用强连体形式，为保证强连体刚度可协调两侧塔楼，应保证连体结构平面内抗剪承载力大于设防地震下楼板最大剪力标准值；施工阶段可以连接体桁架作为上部连接体胎架支座，附加应力与附加挠度可通过合理施工步释放，且附加挠度可通过施工模拟分析对胎架高度进行补偿。一、研究背景与研究出发点现代医疗建筑功能日趋复杂，高层住院楼常需在塔楼之间设置空中连廊以满足医疗流程便捷联系、设备管线连通及人员快速转运等使用需求。当连廊在竖向上多层间隔分布、且连廊宽度相较于主体塔楼显著收窄时，结构体型呈现“宽度收窄式多层间隔高位连体”的复杂特征。此类结构两侧塔楼通过多个高位连廊形成强耦联关系，连体部位受力机理复杂：一方面，连廊作为两塔楼之间的“纽带”，其连接方式（强连接或弱连接）直接影响整体结构的振型模态、抗侧刚度与抗扭刚度；另一方面，连廊自身宽度收窄导致刚度突变，地震作用下应力集中显著，对抗震性能提出更高要求【5†L1-L4】。施工阶段亦面临突出难题——多层高位连廊的安装需借助临时胎架支撑，而胎架拆除的施工顺序不仅会对结构产生附加内力和附加变形，还直接影响现场施工效率与安全【5†L1-L4】。如何协调设计阶段的连接方式选型与抗震性能目标、施工阶段的胎架拆除工序与变形控制，成为该类复杂连体结构工程实践中的核心挑战。基于上述工程痛点，该论文以某医院新建住院楼为研究对象，系统开展宽度收窄式多层间隔高位连体结构的设计与施工关键技术研究，旨在建立涵盖“连接方式比选—抗震性能化设计—施工步序优化”的全过程技术解决方案。二、工程案例与数值分析方案论文选取某医院新建住院楼为工程案例，结构总高79.6 m，地上18层，两栋住院楼对称布置。两塔楼之间分别在9F～10F、12F～13F及15F～16F处间隔设置3个空中连廊，连廊跨度25.2 m，宽度由主体塔楼的24.3 m收窄至7.8 m【5†L1-L3】。主体塔楼采用钢框架屈曲约束支撑结构体系，三个钢连廊以楼面主梁作为弦杆、上下层之间设置中心支撑，形成平面桁架结构【5†L3-L4】。研究覆盖设计与施工两大阶段，采用以下分析方案：设计阶段——对比分析连体结构与主体塔楼分别采用强连接与弱连接两种方式时，对主体塔楼振型模态、抗侧刚度、抗扭刚度以及节点构造形式的差异，综合确定最优连接方案；随后基于抗震性能化设计目标，对高位连体结构进行设防地震不屈服验算【5†L5-L6】。施工阶段——根据胎架拆除的施工阶段不同，对比分析两种施工方案对连体结构产生的附加内力和附加变形，结合现场施工效率综合确定最优拆撑方案【5†L6-L7】。三、关键分析结果与机理拆解（一）连接方式比选分析表明，两侧主体塔楼对称的高位连廊宜采用强连接形式。强连接方案可有效协调两侧塔楼的协同工作，显著改善整体结构的抗侧与抗扭性能；而弱连接方案下两侧塔楼相对独立变形，连廊与塔楼连接部位易产生过大相对位移，对建筑功能的正常使用及设备管线安全造成不利影响【5†L8-L9】。为保证强连接刚度能够切实发挥协调两侧塔楼的作用，应确保连体结构平面内抗剪承载力大于设防地震下楼板最大剪力标准值【5†L8-L9】。（二）抗震性能化验算基于确定的强连接方案，对高位连体结构开展设防地震不屈服验算。结果表明：在设防地震作用下，连体结构的钢桁架杆件及楼板承载力均满足既定的抗震性能目标，关键构件保持弹性工作状态，未出现屈服或损伤【5†L6】。这验证了强连接方案在满足“设防地震正常使用”抗震底线方面的可靠性。（三）施工阶段附加效应控制施工阶段分析揭示了胎架拆除顺序对结构响应的显著影响。对比两种施工方案——方案一为每层连廊安装完毕即拆除相应胎架，方案二为多层连廊全部安装完成后统一拆除胎架——发现：采用每层连廊安装完毕即拆除相应胎架的方案，不仅可有效控制施工过程中产生的附加应力与附加挠度，避免应力累积导致构件超限，同时有利于提高现场施工效率【5†L7】【5†L9】。分析进一步指出，施工附加挠度可通过施工模拟分析对胎架高度进行预补偿，从而实现精准的变形控制【5†L9】。（四）设计—施工一体化协同机理该研究的核心思路在于设计与施工的联动优化：设计阶段通过强连接方案保证结构整体抗震性能，同时为施工阶段提供了明确的传力路径——以连接体桁架作为上部连接体的胎架支座，使得施工附加效应可通过合理工序得以释放【5†L9】；施工阶段则通过拆撑方案的优化反过来验证设计假定的合理性，确保竣工状态的结构内力与变形符合设计预期。这种设计—施工一体化的技术路径，有效化解了复杂连体结构“抗震要求高”与“施工难度大”之间的矛盾。四、研究结论与工程应用价值两侧主体塔楼对称的高位连廊宜采用强连接方案，并应保证连体结构平面内抗剪承载力大于设防地震下楼板最大剪力标准值，以切实发挥强连接协调两侧塔楼协同工作的功能【5†L8-L9】；宽度收窄式多层间隔高位连体结构的施工阶段，可采用连接体桁架作为上部连接体胎架支座，附加应力与附加挠度可通过合理施工步序予以释放，附加挠度还可通过施工模拟分析对胎架高度进行预补偿【5†L9】；每层连廊安装完毕即拆除相应胎架的施工方案在附加效应控制与施工效率两方面均具优势，可作为同类工程的优选方案【5†L7】【5†L9】；论文提出的强/弱连接方式对比选型方法、设防地震不屈服性能化验算流程，以及设计—施工联动的附加效应控制技术，可为高层医疗建筑中日益常见的复杂连体结构提供系统性的设计与施工参考依据【5†L5-L7】。

门式刚架厂房优先采用 Q355B 热轧 H 型钢做主刚架，设计第一步完成荷载组合取值：恒载包含屋面彩板、保温、檩条自重，活载按 0.5kN/㎡取值，积雪、风荷载严格依据项目所在地 50 年一遇气象参数计算。第二步进行刚架梁柱线刚度比验算，梁柱节点采用端板高强螺栓连接，端板厚度不得小于 16mm。第三步验算柱脚抗拔、抗滑移承载力，无吊车厂房柱脚锚栓不少于 4 根 M24。第四步优化檩条布置，连续搭接檩条可减少 15% 用钢量，同时验算屋面隅撑间距不超过 1.5m。抗震设防区域需增设柱间支撑、屋面横向水平支撑，支撑采用十字交叉型钢体系，整体结构变形限值控制在 L/600 以内。

作者：王瑞峰、周建龙等　　 出处：《建筑结构》，2022，52(10) 　　主题：巨型框架、伸臂桁架、阻尼器、抗震设计 苏州中南中心主塔楼建筑总高度 499.15m，结构采用巨型框架 - 钢筋混凝土核心筒 - 多道伸臂桁架复合抗侧体系。文章围绕该超高层地标项目，系统梳理塔楼整体结构布局、各类荷载取值标准，明确项目设定的分级抗震性能目标，开展多遇地震下结构弹性整体计算分析；同时重点阐述高强混凝土材料、多层伸臂桁架、附加阻尼减振系统三大核心技术在本工程中的落地应用逻辑与设计要点。全套数值计算结果显示，塔楼层间位移角、构件内力、整体稳定、振动舒适度等全部控制指标均符合现行超高层建筑设计规范限值，整体结构具备充足安全储备，抗震、抗风性能可靠，可为国内同类千米级调整型超高层综合体结构方案设计提供完整工程参考。一、工程概况与结构设计难点苏州中南中心坐落于苏州金鸡湖 CBD 核心片区，为集甲级写字楼、高端酒店、公寓、观光层于一体的复合型超高层塔楼，地上 103 层、地下 6 层，建筑高度由初始 729m 优化调整至 499.15m，原有前期桩基、地下连续墙基础全部保留复用，大幅降低改造施工成本。塔楼平面采用方形钢筋混凝土核心筒，外围搭配巨型框架形成双重抗侧防线，竖向功能分区复杂、层高多变，且建筑自振周期长，对长周期地震动、强风荷载高度敏感，存在多项核心设计难点：超高度带来巨大竖向自重、倾覆力矩，巨柱与核心筒竖向变形差控制难度大；长周期结构常规反应谱无法精准匹配长周期地震作用，抗震分析参数需专项校准；风振加速度易超出人居舒适度标准，需配套减振阻尼装置抑制楼层晃动；建筑造型要求核心筒上部局部切角削弱墙体刚度，需依靠伸臂桁架协调内外结构协同受力；高度调整后原有地下基础承载力、刚度匹配性需重新验算优化。针对以上难题，论文依托巨型框架 + 伸臂桁架 + 附加阻尼一体化方案开展全套专项结构设计。二、整体结构体系布置方案（一）巨型框架体系塔楼外围巨型框架由 8 根工字形钢骨混凝土巨柱 + 4 根十字型钢骨角柱组合构成，搭配 9 道环带桁架均匀布置于设备避难层，形成空间封闭巨型受力外环。巨柱采用大厚度高强建筑钢材，内部灌注高强混凝土，兼具超高竖向承压能力与水平抗侧刚度；环带桁架将分散巨柱连成整体，均衡分配楼层水平剪力，约束单根巨柱独立侧移，提升结构整体抗扭性能。（二）钢筋混凝土核心筒内部核心筒平面尺寸 34.1m×34.1m，作为主要抗剪、抗弯受力构件，筒体墙体随建筑高度提升逐步减薄；塔楼 3 区及以上楼层切除核心筒四角墙体，满足内部中庭通透的建筑需求，墙体削弱区域增设暗柱、加厚配筋补偿刚度损失；避难层采用加厚刚性楼板作为水平刚性隔板，保障核心筒与外围巨型框架水平力顺畅传递。核心筒全程采用超高强混凝土浇筑，有效压缩墙体截面、减轻自重。（三）多层伸臂桁架加强层塔楼竖向共设置 5 层伸臂桁架，分别布置于 2、4、6、7、8 区设备层，桁架两端分别锚固于核心筒墙体与外围巨型柱，是协调内外结构共同工作的关键构件。受力机制：风、地震产生的倾覆力矩通过伸臂桁架传递至外围巨柱，充分发挥巨型框架竖向抗弯承载力，大幅降低核心筒墙体弯矩，有效减小建筑层间变形；论文对比多组伸臂桁架层数、竖向布置高度方案，确定当前 5 道桁架为刚度、造价平衡下的最优布置形式。同时针对桁架与核心筒连接节点开展局部有限元应力校核，避免节点区域应力集中出现混凝土损伤。三、荷载取值与分级抗震设计（一）荷载参数确定荷载涵盖竖向恒活荷载、重现期 50 年基本风荷载、多遇 / 设防 / 罕遇三级地震作用，同时考虑混凝土长期收缩徐变、温度应力、施工找平附加荷载。针对结构超长自振周期特点，专项修正地震反应谱长周期段取值，校准周期折减系数，精准计算长周期地震带来的基底剪力与倾覆力矩，避免低估地震作用造成安全隐患。（二）抗震性能目标设定项目属于重点设防类超限超高层建筑，采用分级抗震性能控制标准：多遇地震（小震）：结构整体保持完全弹性，无构件损伤，正常使用不受影响；设防地震（中震）：仅次要构件出现轻微塑性变形，核心筒、巨柱、伸臂桁架等关键受力构件维持弹性，震后简单检修即可恢复使用；罕遇地震（大震）：允许次要耗能构件进入塑性耗散地震能量，竖向承重巨柱、核心筒底部不发生严重破坏，满足 “大震不倒” 底线要求。（三）弹性阶段整体地震分析采用专业结构分析软件建立完整三维计算模型，开展振型分解反应谱法弹性地震计算，提取层间位移角、楼层剪力、构件内力、扭转位移比等关键指标。计算结果表明，增设伸臂桁架巨型框架体系可将塔楼最大层间变形严格控制在规范限值以内，结构扭转效应微弱，整体刚度分布均匀，弹性阶段各项指标全部达标。四、减振阻尼系统专项设计因塔楼高度大、自振周期长，强风作用下楼顶、高区楼层振动加速度难以满足办公、酒店人居舒适度限值，本工程搭配双重阻尼减振体系：塔顶调谐质量阻尼器（TMD）：在塔楼观光塔冠区域设置大吨位调谐质量阻尼装置，通过反向摆动抵消主体结构风振响应，显著降低顶部风振加速度；水箱调谐液体阻尼器（TSD）：利用建筑高位消防水箱作为液体减振构件，与 TMD 形成复合减振系统，该组合形式在国内超高层项目中应用案例较少。两类阻尼装置协同工作，大幅削减风振幅值，提升室内人员舒适感，同时小幅降低地震下结构振动输入能量，辅助提升整体抗震表现。五、核心配套材料应用：高强混凝土塔楼核心筒、巨型柱竖向构件大范围采用高强混凝土，随高度上升逐级下调混凝土强度等级，在保证竖向承载力、墙体刚度的前提下，有效减轻结构自重，降低基础荷载；同时缩小墙体、巨柱截面尺寸，释放室内可用空间，平衡结构安全与建筑使用需求。设计中同步验算高强混凝土收缩、徐变带来的内外筒竖向变形差，通过施工顺序、后浇带设置、预应力补偿等措施控制变形差值在允许范围。六、论文主要研究结论与工程价值499.15m 苏州中南中心选用巨型框架 - 核心筒 - 多层伸臂桁架复合体系，可高效平衡结构抗侧刚度、竖向承载力与建筑空间需求，适配高度调整后的超限超高层改造项目；五层竖向均匀分布的伸臂桁架能够充分联动外围巨柱与内部核心筒，显著减小层间位移、降低核心筒墙体受力，是控制超高层变形的核心构造措施；TMD+TSD 双重阻尼减振系统可同步优化建筑风振舒适度与抗震耗能能力，为长周期超高层减振设计提供新型组合方案；高强混凝土材料搭配钢骨巨型构件，可实现结构轻量化设计，有效缓解超高层自重、基础受力压力；全套弹性地震计算结果验证，本项目结构位移、内力、稳定等指标均满足现行规范，整体抗震抗风安全储备充足；本文荷载修正方法、伸臂桁架优化布置、复合阻尼减振、超高层高度调整改造设计思路，可为国内同类型高度梯度调整、带中庭切角核心筒的巨型框架超高层综合体提供成套设计参考。

作者：周建龙、李立树、江晓峰等　　 出处：《建筑结构》，2021，51 (09)　　 主题：核心筒偏置、巨柱框架、伸臂桁架、弹塑性分析 深圳恒大中心塔楼结构总高度 393.9m，整体采用增设多道加强层的钢管混凝土巨柱框架 - 钢筋混凝土核心筒混合抗侧体系。本工程存在多项差异化设计难点：场地地质条件复杂，基础底板需穿越岩体碎裂带，建筑北侧紧邻地铁线路；平面核心筒采用偏心布置方案，塔楼中、高区段筒体向北侧逐层内收，造成南侧形成大跨度无柱办公楼面；外立面造型要求外围巨柱沿高度向内收缩，中低楼层区段形成倾斜巨柱受力构件。设计团队采用 “多环带桁架、单道伸臂桁架” 的加强层布置策略，利用全部避难层、设备层布设环带桁架并同步承担竖向转换功能，仅于塔楼中部设置单层伸臂桁架协调内外结构协同受力。研究依托 YJK、ETABS 两套软件完成多遇地震、风荷载工况下整体弹性计算，借助 ABAQUS 开展罕遇地震动力弹塑性时程分析；针对核心筒偏置扭转、斜巨柱应力集中、大跨度楼盖振动、地基与地铁相互影响等专项问题开展补充验算，对筒体墙体、巨柱、桁架节点等关键受力构件实施构造加强处理。全套计算结果显示，结构层间变形、扭转位移比、构件承载力、弹塑性损伤演化等全部指标均满足现行超限高层建筑规范标准，预设分级抗震性能目标全部达成，整套结构方案安全储备充足，同时兼顾施工效率与项目综合造价优势，可为同类偏心核心筒、带斜巨柱的超高层综合体提供成套设计参考。一、工程概况与核心设计难点项目坐落于深圳湾超级总部基地，地上 75 层、地下 6 层，集甲级办公、配套商业、会展功能于一体，基坑开挖深度 42.35m，属于国内民用建筑超深基坑工程，场地分布厚层淤泥、填石层，基础施工需穿越破碎岩层，且北侧地下区间距离建筑基础极近，基础变形、振动控制要求严苛。建筑外立面采用竖向收分双曲面造型，为实现南侧无遮挡观景空间，核心筒未居于平面几何中心，形成显著偏心布局，且塔楼中区、高区筒体墙体持续向北收进，南侧产生大跨度楼板，极易加剧整体扭转效应；外围竖向承重巨柱随外立面轮廓向内倾斜，中低区斜柱存在拉压复合受力、局部应力集中问题。结合业主快速施工需求，项目放弃多道伸臂桁架传统方案，采用以环带桁架为主、单道伸臂为辅的加强层体系，如何依靠有限加强构件抵消核心筒偏心带来的扭转、控制层间变形，是本次超限设计核心难点。综合梳理工程核心矛盾：偏置 + 竖向收进核心筒，结构扭转效应突出，需平衡刚度分配抑制扭转；中低区段倾斜钢管混凝土巨柱，复合应力复杂，节点与柱身延性设计难度大；南侧超长跨度楼面，需同时满足竖向承载力、人员振动舒适度双重指标；超深基坑临近地铁，基础沉降、水平位移限值严格；高度近 400m 长周期超高层，风振、长周期地震动响应显著，需分级把控弹性、弹塑性阶段结构性能。二、整体结构体系总体布置（一）钢管混凝土巨柱外框架体系塔楼外围设置多根矩形异形截面钢管混凝土（CFT）巨柱，依托钢管对内部混凝土形成套箍约束，大幅提升竖向承压、抗弯延性，相较型钢混凝土柱具备现场施工速度快、支模工序简化的优势。巨柱沿建筑高度分阶段内收，6 层以下为竖直巨柱，中低区逐步倾斜形成斜柱，倾斜角度区间 86°~90°；随楼层升高减少巨柱数量，优化外立面形态同时控制整体用钢量。全部避难层设置环带桁架，共 7 道单层环带桁架均匀分布竖向，将分散独立巨柱连成闭合空间外环，一方面均衡分配楼层水平剪力、削弱偏心核心筒引发的扭转，另一方面承担竖向转换荷载，实现 “一桁架两用”，减少额外转换构件造价。（二）偏心钢筋混凝土核心筒核心筒整体平面方形，全程采用高强混凝土浇筑，低区墙体加厚、高区逐层减薄。筒体整体向北偏移形成偏心布局，中区、高区筒体四角墙体持续收进，南侧楼板最大跨度显著增大。针对偏心带来的扭转缺陷，采取多重补偿措施：筒体角部增设内置型钢暗柱提升延性；加厚筒体与桁架连接区域墙体配筋；依托环带桁架提升外框整体刚度，分担筒体承担的倾覆力矩；南侧大跨度楼面采用钢桁架楼盖，减轻自重同时提升楼面刚度，规避共振与振动超标问题。（三）加强层桁架系统（多环带 + 单伸臂优化方案）设计摒弃传统多层伸臂桁架模式，仅在中部第四避难层设置一道单层伸臂桁架，桁架两端分别锚固于核心筒墙体与外侧巨柱，传递整体倾覆力矩，协调内外框架协同抗侧；竖向其余 7 处避难层全部布设环带桁架，作为抗扭、转换主力构件。方案优势：大幅减少伸臂桁架施工工序，降低设备层层高占用，缩短现场钢结构安装工期；多道环带桁架均匀分布竖向，持续约束巨柱侧移，弥补单道伸臂桁架刚度短板，完美适配本工程核心筒偏心的受力特征。同时对伸臂桁架与筒体连接节点开展局部精细化有限元校核，避免墙体局部压溃、应力集中。三、地基基础专项设计场地地质层次复杂，表层分布软弱淤泥与填石层，下部存在碎裂岩层，同时北侧紧邻地铁隧道，基础设计两大控制目标：控制基础总沉降与差异沉降、隔绝建筑振动对地铁线路的影响。基础采用大直径超长钻孔灌注桩，单桩最大孔深达 82m，桩端嵌入完整基岩；超厚筏板基础搭配多道后浇带，抵消混凝土收缩温度应力；基础与地铁区间之间设置隔离防护构造，严格限制基坑开挖、建筑使用阶段土体变形量，同步完成基础与上部结构整体协同计算，验算竖向荷载、地震作用下基础内力分布。四、分阶段结构计算分析方案（一）多遇地震、风荷载弹性整体分析采用 YJK、ETABS 两款专业软件建立三维整体模型，互相校核计算结果；荷载涵盖 50 年重现期基本风压、多遇地震反应谱、竖向恒活荷载、混凝土收缩徐变、温度应力等；针对长周期超高层修正反应谱长周期段参数，精准计算长周期地震基底剪力。输出层间位移角、扭转位移比、楼层剪力、倾覆力矩、巨柱与筒体内力、楼板应力等指标，优化环带桁架、伸臂桁架截面尺寸，调整巨柱含钢率、核心筒墙体厚度，确保弹性阶段结构整体保持完全弹性，无构件进入塑性状态。（二）罕遇地震动力弹塑性时程分析采用 ABAQUS 非线性有限元软件开展弹塑性时程验算，选取多条天然地震波输入模型，完整模拟罕遇地震下构件塑性发展全过程；分别定义钢材、混凝土损伤塑性本构，精准捕捉斜巨柱、筒体墙体、桁架腹杆塑性铰出现顺序与损伤程度。弹塑性分析核心结论：罕遇地震作用下，塑性损伤优先集中于次要桁架腹杆、大跨度楼面次梁；钢管混凝土巨柱、核心筒底部墙体、伸臂桁架主弦杆等关键竖向承重构件始终维持弹性状态，满足 “大震不倒” 性能底线；核心筒偏心引发的扭转变形处于规范允许范围，环带桁架有效限制扭转进一步扩大。（三）多项专项补充验算倾斜巨柱局部应力专项分析：校核斜柱拉压弯剪复合受力，优化钢管壁厚、内部加劲肋布置；核心筒 - 伸臂桁架节点局部应力分析：防止节点区域混凝土局部承压破坏；南侧大跨度楼面舒适度验算：控制人行激励下楼盖峰值加速度，满足办公使用舒适度；基础与地铁相互影响专项验算：评估基坑开挖、建筑长期荷载对隧道变形的影响。五、关键构件优化加强措施偏心核心筒加强：筒体收进角部设置型钢暗柱，桁架连接区域墙体增设双排配筋与局部加厚钢板，提升墙体抗剪、抗弯承载力；倾斜钢管混凝土巨柱优化：加大斜柱区段钢管壁厚，内部增设横向加劲隔板，提升钢管对混凝土套箍约束效果，避免钢管局部屈曲；桁架节点构造：伸臂、环带桁架与巨柱、筒体连接位置增设加厚连接板、加劲肋，采用全熔透焊接，关键节点做探伤检测；大跨度楼面体系：南侧超长楼板采用主次钢桁架组合楼盖，减小楼板厚度，降低自重，抑制竖向振动。六、论文核心研究结论与工程应用价值393.9m 深圳恒大中心采用钢管混凝土巨柱框架 - 偏心钢筋混凝土核心筒 + 多道环带桁架 + 单道中部伸臂桁架复合体系，可有效抵消核心筒偏置带来的扭转效应，兼顾结构刚度、施工速度与造价平衡；“多环带、少伸臂” 的加强层布置策略，适合核心筒偏心、追求快速施工的超高层项目，环带桁架兼具抗扭与竖向转换双重功能，可大幅减少伸臂桁架工程量；中低区倾斜钢管混凝土巨柱搭配加厚钢管、内部加劲构造，可解决斜柱复合应力集中问题，保障竖向承重构件延性与安全储备；通过弹性双软件校核 + 罕遇地震弹塑性时程分析 + 多专项局部验算的完整流程，可全面把控偏心筒体超高层的整体变形、构件损伤、基础变形风险，本工程全部计算指标均达到超限建筑规范要求，分级抗震性能目标全部实现；文中针对偏心核心筒、斜巨柱、临近地铁超深基坑的全套设计优化方法、刚度补偿措施，可为国内同类造型收分、筒体偏心布置的超高层总部综合体提供标准化设计思路与验算参考。

作者：陈建兴、周建龙、汪大绥、包联进　　 出处：《建筑结构》，2022，52 (09) 　　主题：巨型框架 — 核心筒、伸臂桁架、风荷载、剪重比 大连绿地中心是高度 518m 的滨海超高层综合体，主体结构有效高度 400.8m，上部搭配 117m 高耸镂空塔冠，场地地处沿海强风区域，风荷载与塔冠鞭梢效应成为结构设计核心控制因素。结合建筑三角形切角平面形态、办公酒店复合功能需求，本项目选用巨型框架支撑 - 钢筋混凝土核心筒 + 多道伸臂桁架复合抗侧体系，形成内外双重受力防线。本文依托刚性模型同步开展多工况风洞试验，量化分析建筑切角体型、塔冠表皮开孔对整体风荷载、顶部振动加速度的优化削弱效果；通过多组数值模型对比环形桁架、竖向巨型支撑、伸臂桁架对结构整体抗侧刚度、内外筒剪力分配比例的影响规律，确定最优竖向加强构件布置方案；针对塔楼中高区酒店客房无大柱空间需求，对比多种楼面结构布置方案，选定适配居住功能的密柱深梁楼盖体系；结合本工程长周期、二类场地特征，深入探讨超高层剪重比的合理判定标准与提升优化手段；同步完成多遇地震弹性整体计算与罕遇地震动力弹塑性时程分析，设定分级抗震性能目标并对巨柱、核心筒、伸臂桁架等关键构件实施构造加强。全套验算结果显示，建筑层间位移、扭转效应、构件损伤演化、风振舒适度等全部指标均满足超限高层建筑规范要求，整套结构设计思路可为滨海大风区带高耸塔冠的巨型框架 - 核心筒超高层项目提供成套设计参考。一、工程概况与核心设计难点项目坐落于大连东港商务区，总建筑面积近 30 万㎡，由 83 层主塔楼、4 层商业裙房与地下 5 层车库组成，塔楼集甲级办公、高端酒店、配套公寓功能于一体，裙房与塔楼设置抗震缝完全脱开。建筑与荷载条件：塔楼平面为渐变切角等边三角形，底部平面尺度大，向顶部持续收分；场地沿海 A 类地面粗糙度，基本风压 0.65kN/m²，高耸镂空塔冠放大风振效应，属于典型风控型超高层；抗震设防烈度 7 度乙类重点设防建筑，场地 Ⅱ 类、特征周期 0.4s，地震动峰值为规范标准值 1.3 倍。核心设计难点（1）风荷载控制难题：高耸塔冠产生显著鞭梢效应，顶部风振加速度极易超出办公、酒店舒适度限值，需通过建筑造型与结构构件双重优化降低风效应；（2）长周期剪重比短板：场地特征周期偏小，超高层自振周期长，常规地震剪力偏小，存在剪重比不满足规范下限的风险；（3）功能与结构平衡矛盾：酒店区段要求室内无外露大尺寸巨柱，大跨度楼面需兼顾刚度、层高与居住空间；（4）偏心与刚度协同：三角形平面易引发扭转效应，需依靠巨型外环桁架、伸臂桁架均衡内外结构剪力与倾覆力矩。二、整体复合抗侧结构体系布置（一）六边形型钢混凝土核心筒核心筒沿建筑全高贯通，平面呈六边形，长边尺寸 29m，承担主要水平剪力与倾覆弯矩：墙体厚度沿高度梯度递减，底部外围墙肢 1400mm，高区缩减至 400mm；中部内墙 800~600mm；底部至 28 层外墙内置钢板形成钢板 - 混凝土组合剪力墙，28 层以上墙体配置型钢暗柱，提升墙体延性与抗剪承载力；混凝土强度底部 C60，高区逐步下调至 C50，兼顾竖向承压与自重控制。（二）巨型框架支撑外体系外围设置 6 根型钢混凝土巨型柱，含钢率 4%~5%，底部截面面积约 19㎡，沿建筑高度向内均匀收分，顶部截面缩减至 8㎡；竖向均匀布置 6 道闭合环形桁架，将分散巨柱连成整体外环，承担竖向转换荷载并大幅提升结构抗扭刚度；为提高外框分担地震剪力比例、改善剪重比，在塔楼中上部增设竖向巨型钢斜支撑，与环桁架、巨柱形成完整巨型受力外环，分担核心筒受力压力。（三）多道伸臂桁架加强层体系利用设备避难层设置多层伸臂桁架，桁架两端分别锚固于核心筒外墙与外围巨型柱，核心作用为传递整体倾覆力矩、协调内外结构协同变形，有效减小塔楼层间侧移；论文对比单道、多道桁架布置方案，确定竖向均匀分散布设的最优方案，同时对桁架与筒体连接节点开展局部有限元应力校核，增设暗柱、加厚配筋避免墙体局部承压破坏。（四）酒店区密柱深梁楼盖系统酒店楼层为满足客房规整、无粗大外露立柱的需求，摒弃大跨度主梁方案，采用密柱搭配深型钢梁组合楼盖；多组模型对比验证，该体系可减小梁高、释放室内净高，同时提升楼面竖向刚度，规避人行振动共振问题，适配酒店长期人居舒适度要求。三、风荷载专项风洞试验与优化措施本工程风荷载无法直接套用规范公式计算，开展刚性模型同步风洞测试，重点研究两项优化手段：建筑切角体型优化：三角形平面采用弧形切角替代直角轮廓，削弱边角气流分离效应，降低整体顺风向、横风向风力；塔冠表皮开孔降噪减振：在顶部镂空塔冠围护面板开设连续通风孔洞，贯通气流，大幅削减塔冠涡脱诱发的扭转风荷载与鞭梢振动加速度。试验数据显示，两项造型优化可降低塔楼基底总风荷载 12% 以上，顶层风振加速度控制在规范舒适限值以内，同时简化塔冠附属减振装置配置需求。四、剪重比专项分析与提升对策本工程存在长周期 + 短特征周期组合特征，多遇地震下楼层计算剪力偏小，剪重比成为关键控制难点：机理分析：场地特征周期 0.4s，塔楼自振周期远大于场地特征周期，反应谱曲线长周期段快速下降，导致计算基底剪力偏低；系统化提升措施：增设外围巨型竖向支撑、增加环带桁架截面刚度、适度提高核心筒底部墙体配筋与型钢配置、优化伸臂桁架竖向布置高度，多重手段同步提升外框与筒体整体抗侧刚度，抬高地震楼层剪力；超限判定结论：经全国超限高层建筑评审专家论证，结合本项目长周期风控结构特征，可对剪重比控制标准适度放宽，同步通过提高关键构件安全储备弥补地震剪力不足的风险。五、分级抗震性能目标与多阶段结构计算（一）分级抗震性能设定项目为乙类超限超高层，按三水准设定差异化性能目标：多遇地震：巨柱、核心筒、伸臂桁架、环桁架全部维持弹性，无塑性损伤，建筑正常使用不受影响；设防地震：仅次要楼面梁、支撑腹杆出现轻微塑性，巨型竖向承重构件、筒体底部关键区域保持弹性，检修后即可恢复运营；罕遇地震：塑性损伤集中于次要耗能构件，巨柱、核心筒底部、伸臂主弦杆不发生严重破坏，满足 “大震不倒” 底线。（二）多软件弹性协同验算采用两套专业结构软件建立整体三维模型，互相校核层间位移角、扭转位移比、楼层剪力、倾覆力矩、内外筒剪力分配比例；针对长周期特征修正地震反应谱参数，精准核算地震作用效应，优化巨柱、桁架、筒体截面尺寸。（三）罕遇地震动力弹塑性时程分析选取多条天然地震波开展非线性时程模拟，完整捕捉罕遇地震下构件塑性发展顺序：塑性铰优先出现在次梁、次要支撑；巨型柱、核心筒底部、伸臂桁架关键杆件全程维持低损伤状态，结构无整体失稳、连续倒塌风险，预设抗震性能目标全部达成。六、论文核心研究结论与工程应用价值大连绿地中心采用巨型框架支撑 - 钢筋混凝土核心筒 + 多层伸臂桁架复合体系，搭配环形桁架与竖向巨型支撑，可同时解决滨海大风控变形、三角形平面扭转、长周期剪重比不足多重设计难题，是适配沿海高耸塔冠超高层的成熟结构方案；建筑弧形切角 + 塔冠表皮开孔的风洞优化策略，可显著降低整体风荷载与顶部鞭梢振动，无需额外增设大吨位调谐阻尼器即可满足人居舒适度要求，具备良好经济优势；针对长周期、短特征周期场地带来的剪重比短板，可通过增设外围巨型支撑、优化加强层布置提升结构整体刚度，结合超限专项评审适度放宽剪重比控制要求，配套加强关键构件安全储备；酒店区段密柱深梁楼盖体系，可平衡大跨度受力与室内空间需求，解决高层酒店外露巨柱影响使用体验的行业痛点；本文形成的风洞试验优化方法、巨型外环刚度调控手段、剪重比提升成套措施、弹塑性性能验算流程，可为国内沿海大风区、带高耸塔冠、平面不规则的巨型框架 - 核心筒超限超高层综合体提供标准化结构设计参考。

作者：钟国辉、石永久、王立军等　　 出处：《钢结构》2026 年第 2 期（v.41, No.326）　　 主题：超高强钢设计方法、稳定与连接、本构模型、规范编制 期刊阅览链接：http://gjg.ic-mag.com/cn/article/doi/10.13206/j.gjgS25110701当前国内现行钢结构规范仅覆盖屈服强度 690MPa 及以下钢材，缺少 Q890、Q960 超高强钢配套设计计算、构造与抗震条文，严重制约轻量化高强钢在超高层、大跨度场馆、重型工业建筑的标准化落地应用。本文依托中国钢结构协会团体标准《690 至 960MPa 高强钢结构设计标准》完整编制过程，系统梳理标准研发全流程核心关键技术；以国产 Q690、Q890、Q960 调质高强钢海量试验数据库为基础，建立适配超高强钢材的单调、循环滞回双套材料本构模型；重新界定板件宽厚比分级阈值、轴压 / 压弯构件整体稳定系数曲线，修正焊接残余应力、初始缺陷对承载力的折减计算方法；针对焊接接头、大规格高强螺栓干式连接、梁柱刚接节点开展承载力与延性分级，明确不同强度钢材连接构造限值与抗力分项系数；构建分层级抗震性能化设计体系，区分 Q690 与 Q890/Q960 钢材弹塑性分析适用边界；同步对比欧盟 EN1993 系列规范设计逻辑，完成中外标准计算体系对标与本土化适配优化；针对材料冶炼、焊接施工、耐久性、防火验算配套补充专项控制条款。文章完整剖析超高强钢标准编制中的技术难点与解决路径，可为结构设计人员规范应用 690~960MPa 高强钢、后续国家规范修订、超高强钢成套技术研发提供体系化理论与试验支撑。一、研究背景与标准编制立项意义建筑轻量化、双碳低碳转型推动 690~960MPa 高强钢快速普及，同等承载力下相较 Q355 钢材可削减 30% 以上用钢量，大幅降低建材隐含碳排放。但现有国标《钢结构设计标准》GB 50017、行业标准 JGJ/T 483 仅针对≤690MPa 钢材，存在多重技术空白：材料层面：缺少超高强钢循环滞回本构、低温 / 高温力学衰减量化模型，无法支撑弹塑性抗震数值分析；构件稳定层面：原有宽厚比、稳定系数曲线基于普通钢材标定，超高强钢屈强比高、塑性储备低，直接套用会高估承载力，存在安全隐患；连接节点层面：焊接热影响区脆化、高强螺栓滑移、端部撕裂缺少专属折减公式，节点构造无统一标准；抗震层面：Q890/Q960 钢材塑性变形能力极弱，无法照搬常规钢框架塑性耗能设计思路，无分级性能目标管控要求。为此中国钢结构协会牵头，联合清华大学、香港理工大学、钢企、设计院、施工单位组建编制组，整合近十年国内足尺试验成果，参考欧洲钢结构规范体系，编制专用团体标准。本文作为标准编制综述，完整拆解全部核心攻关技术，填补超高强钢规范编制系统性研究空白。二、标准编制第一大核心技术：690~960MPa 高强钢材料本构与材料性能指标体系（一）静力单调拉伸本构模型超高强钢无明显屈服平台，采用 0.2% 残余应变定义屈服强度；屈强比随强度提升持续升高，Q960 钢材断后伸长率显著低于 Q690。编制组基于上千组母材拉伸试验，建立分段式多折线本构，区分弹性段、强化段、软化断裂段，给出不同板厚、热处理工艺的强度、伸长率标准限值，纳入标准材料章节强制指标。（二）地震往复荷载滞回本构模型常规随动强化模型难以复现超高强钢循环硬化、后期承载力快速跌落特征。编制组提出改良混合强化滞回本构，区分 Q690、Q890、Q960 三组参数：Q690：具备一定循环塑性变形能力，可用于整体弹塑性时程分析；Q890、Q960：循环加载下塑性发展极有限，标准限定仅可采用弹性整体计算，塑性耗能构件必须搭配低屈服支撑、外置阻尼配件。（三）多环境耦合材料性能控制条款低温韧性：明确不同厚度钢材韧脆转变温度，严寒地区限定最高使用板厚；高温抗火：建立 690~960MPa 钢材高温强度、弹性模量折减曲线，配套防火涂料厚度修正计算方法；焊接配套指标：统一碳当量、冷裂纹敏感指数 Pcm 限值，划分不同板厚预热、后热工艺最低要求，写入标准施工配套附录。三、标准编制第二大核心技术：构件稳定与截面设计修正方法普通钢材稳定计算体系不适用于超高强钢，编制组通过大量短柱、压弯构件试验，完成全套稳定计算体系重构。（一）板件宽厚比全新分级限值超高强钢板件易发生局部屈曲，原有宽厚比限值大幅放宽，标准重新划分 S1~S4 四级截面：S1 全塑性截面：仅 Q690 薄板可实现，允许截面塑性内力重分布；S2~S4 截面：Q890、Q960 仅能达到弹性截面，禁止采用塑性设计。同步给出焊接工字形、箱型、圆管截面专属宽厚比计算公式。（二）轴心受压构件稳定系数曲线考虑超高强钢焊接残余应力幅值更大、初始缺陷敏感度更高，回归生成 690、890、960MPa 三条独立稳定 φ 曲线，区分轧制截面、焊接截面两类工况，替代原规范单一曲线。（三）压弯构件承载力交互计算公式原有压弯相关方程基于普通钢材塑性储备推导，对超高强钢偏不安全。编制组结合数百组压弯构件试验数据，修正弯剪轴力耦合交互系数，区分平面内、平面外稳定验算两套公式。（四）残余应力简化计算模型实测显示同等板厚下超高强钢焊缝残余拉应力接近母材屈服强度，标准给出焊接 H 型钢、箱型截面残余应力简化分布模型，用于稳定承载力数值校准。四、标准编制第三大核心技术：焊接、螺栓连接与节点成套设计规定节点是超高强钢结构薄弱环节，编制组分焊接连接、高强螺栓连接、梁柱节点三大板块建立完整设计条文。（一）焊接接头设计关键规定母材匹配焊材分级：Q690、Q890、Q960 对应不同强度超低氢焊材，严控扩散氢含量；接头承载力折减系数：粗晶热影响区韧性衰减，对接、角焊缝承载力引入专属折减系数；厚板焊接强制工艺条款：厚度≥30mm 超高强钢强制预热、焊后消氢后热，纳入标准强制性条文。（二）大规格高强螺栓干式连接接触面抗滑移系数分级：超高强钢板喷砂、抛丸处理摩擦系数低于普通钢材，给出修正取值；端部撕裂、孔壁承压验算：超高强钢孔边应力集中显著，扩孔、边距端距限值严格收严，新增承压承载力折减公式；抗震工况螺栓预拉力、滑移控制指标。（三）梁柱节点抗震分级设计全焊接刚性节点：塑性变形集中于焊缝热影响区，纯超高强钢节点滞回耗能差；端板螺栓节点：优化端板厚度、加劲肋布置，避免端板提前撕裂；标准推荐韧性构造方案：主体采用 Q890/Q960 高强钢承重，梁端设置狗骨削弱段、外置摩擦阻尼、BRB 支撑，将塑性损伤转移至可拆卸配件，保护高强钢主体构件。五、标准编制第四大核心技术：分层级抗震性能化设计体系结合超高强钢塑性能力差异，建立差异化抗震管控逻辑，为标准抗震章节核心创新点：多遇地震（小震）：所有 690~960MPa 高强钢构件全部保持弹性，无塑性损伤；设防地震（中震）分级管控：罕遇地震（大震）：六、中外标准对标与本土化适配关键处理编制组系统对比欧洲 EN 1993-1-1 高强钢设计体系，兼顾国际互通与国内工程实际，完成双向适配优化：吸收欧标优势：采用截面宽厚比分级、极限状态分项系数设计逻辑，统一构件验算表达形式，便于国内工程师对外工程交流；本土化修正内容：七、标准编制现存技术难点与攻关对策试验数据库不均衡：Q960 大尺寸压弯、节点足尺试验样本偏少，编制组补充开展多组专项加载试验，完善数据样本库；塑性与抗震矛盾：超高强钢高强度与低塑性无法兼顾，通过 “主体弹性、配件耗能” 的分离式韧性构造方案化解；施工工艺配套缺失：中小加工厂超高强钢焊接设备不足，标准增设焊接工艺附录，给出分级施工管控方案；耐久性长期数据不足：腐蚀、疲劳长期试验数据有限，标准设置阶段性预留条款，后续依据长期试验持续修订完善。八、论文核心研究结论与行业工程价值现行国标无法覆盖 690~960MPa 超高强钢设计需求，本次团体标准编制围绕材料本构、构件稳定、连接节点、抗震性能化四大核心技术构建完整计算体系，填补国内超高强钢结构规范空白；Q690 与 Q890/Q960 钢材力学、循环塑性、抗震性能差异显著，标准采取分级管控思路：Q690 可适度利用塑性，Q890/Q960 仅限弹性受力，必须配套外置耗能构件实现抗震韧性；超高强钢构件稳定、螺栓 / 焊接连接均不能直接套用普通钢材计算公式，本文给出的修正稳定曲线、承载力折减系数、宽厚比限值均基于国产钢材足尺试验标定，计算精度与安全性显著提升；标准兼顾欧盟规范国际通用逻辑与国内抗震、施工国情，实现中外钢结构设计体系互通，助力国产超高强钢工程技术对外输出；文中梳理的全套标准编制关键技术、试验标定方法、分强度分级设计思路，可为超高层、大跨度轻量化高强钢项目设计、行业规范更新、超高强钢新材料研发提供权威理论与试验依据，推动建筑钢结构轻量化、低碳化高质量发展。

中文标题：《国家速滑馆主体结构设计》作者：杨育臣、陈彬磊、朱忠义、沈莉、奚琦、段世昌、周忠发、閣东东发表期刊：《建筑结构》发表信息：2018年，第20期，第1-4页作者单位：北京市建筑设计研究院有限公司摘要国家速滑馆是北京2022年冬奥会的标志性场馆，为北京市唯一新建的奥运场馆。主场馆建筑面积约8万m²，设计高度33m。屋盖采用单层双向正交索网结构，外圈设巨型环桁架，支承于看台斜柱上。支承屋盖的看台斜柱采用劲性混凝土柱。论文着重阐述了国家速滑馆主体结构设计中的一些关键问题及相应的处理措施，包括结构的基础设计、超限情况及抗震性能化设计、大震弹塑性分析、巨型柱承载力计算等，为类似工程设计提供参考。English AbstractThe National Speed Skating Oval is the landmark venue of the Beijing 2022 Winter Olympics and the only newly built Olympic venue in Beijing. The main venue has a building area of approximately 80,000 m² and a design height of 33 m. The roof adopts a single-layer bidirectional orthogonal cable net structure, with a giant ring truss arranged on the outer ring, supported by grandstand inclined columns. The grandstand inclined columns supporting the roof adopt steel-reinforced concrete columns. This paper focuses on key issues and corresponding measures in the main structural design of the National Speed Skating Oval, including foundation design, structural over-limit conditions and seismic performance-based design, elasto-plastic analysis under rare earthquakes, and bearing capacity calculation of giant columns, providing references for similar engineering designs.研究背景一、国家速滑馆的工程概况与建设意义国家速滑馆是2022年北京冬奥会的标志性场馆，为北京市唯一新建的奥运场馆。主场馆建筑面积约8万m²，设计高度33m，可容纳1.2万名观众。场馆的设计理念来自于冰和速度结合的创意——沿着外墙曲面由高到低盘旋而成的“冰丝带”，象征着速度滑冰运动员高速滑动时所留下的轨迹，而“22”这个数字代表着北京2022年冬奥会的年份。22条“冰丝带”构成了独特的曲面玻璃幕墙。作为冬奥会速度滑冰项目的比赛场馆，国家速滑馆对建筑空间、结构跨度、施工精度和场馆功能均提出了极高的要求。场馆需要在满足国际滑联（ISU）对冰面尺寸和赛事标准的同时，实现轻质高效的结构体系和绿色低碳的建筑目标。屋面单层双向正交索网结构的钢索重量仅有约600t，充分体现出集约化建设的理念。二、结构选型的挑战与设计思路国家速滑馆的最大特点在于其超大跨度的屋面覆盖要求。场馆的屋盖需要覆盖约1.2万m²的冰面及观众看台区域，跨度大、空间要求高。如何在满足大跨度覆盖的前提下，实现结构的轻量化、经济性和施工可行性，是结构设计面临的首要挑战。传统的钢结构屋盖方案（如网架、桁架等）虽然技术成熟，但在如此大跨度下往往用钢量较大，难以兼顾经济性与建筑效果。为此，设计团队选择了单层双向正交索网作为屋盖的主要承重结构——这是一种高效的大跨度柔性结构体系，通过索的预应力张拉形成稳定的受力形态，具有自重轻、跨越能力强、材料利用率高的突出优势。外圈设巨型环桁架作为索网的支承边界。环桁架不仅承担着索网端部锚固的作用，还承受着索网预应力产生的巨大水平推力，是整个屋盖结构的关键受力构件。环桁架支承于看台斜柱上，看台斜柱采用劲性混凝土柱——劲性混凝土柱将型钢与混凝土相结合，兼具钢结构的承载能力和混凝土结构的刚度优势，能够有效传递屋盖结构传来的巨大竖向荷载和水平力。三、主体结构设计的核心问题国家速滑馆主体结构设计涉及多个层面的关键技术问题，主要包括：基础设计——如何在大跨度屋盖荷载作用下合理设计基础，确保整体结构的稳定；超限情况及抗震性能化设计——作为超限高层建筑，如何确定合理的抗震性能目标并采取相应的加强措施；大震弹塑性分析——如何通过弹塑性时程分析评估结构在罕遇地震下的抗震能力；巨型柱承载力计算——如何准确计算看台斜柱（巨型柱）在复杂受力状态下的承载力。在上述背景下，论文系统阐述了国家速滑馆主体结构设计中的关键问题及相应的处理措施。研究内容论文围绕国家速滑馆主体结构设计中的关键技术问题，从以下几个方面展开：（一）结构体系概述国家速滑馆主体结构由屋盖结构和下部支承结构两大部分组成。屋盖结构采用单层双向正交索网体系，这是目前大跨度空间结构中最为高效的结构形式之一。双向正交索网由相互正交的两个方向的拉索组成，通过预应力张拉形成稳定的空间曲面形态。索网具有自重轻、跨越能力强、建筑造型灵活等优势，能够以极低的用钢量（约600t）实现超大跨度覆盖。索网的外圈设置巨型环桁架作为边界支承构件。环桁架是索网预应力传递和锚固的核心构件，承受着巨大的环向拉力和竖向剪力。环桁架的截面尺寸、构件布置和节点构造均经过精心设计，以确保其在全寿命周期内的安全性和可靠性。下部支承结构由看台斜柱构成。屋盖的荷载通过环桁架传递给看台斜柱，再由斜柱传递至基础和地基。看台斜柱采用劲性混凝土柱——在混凝土柱内配置型钢，使柱兼具混凝土的高刚度和型钢的高承载力。看台斜柱倾斜角度约20°，柱顶设置混凝土环梁。（二）基础设计国家速滑馆的基础设计是主体结构设计的重要组成部分。由于屋盖结构跨度大、荷载重，基础需要承受来自上部结构的巨大竖向荷载和水平力。论文对基础选型、地基处理、基础与上部结构的协同工作等方面进行了阐述，包括基础形式的选择依据、地基承载力的验算方法以及基础在复杂受力状态下的设计要点等。（三）超限情况及抗震性能化设计国家速滑馆作为大型公共建筑，在结构高度、跨度、规则性等方面超出了现行规范的一般规定，属于超限高层建筑。论文介绍了结构的超限情况判定，包括高度超限、扭转不规则、楼板不连续等具体超限类型的识别与评估。在此基础上，论文阐述了抗震性能化设计的方法与实施路径。性能化设计根据结构的重要性等级和预期性能目标，确定不同地震水准下的结构性能要求——在多遇地震下保持弹性，在设防地震下允许部分构件进入塑性但控制损伤程度，在罕遇地震下确保结构不倒塌。论文介绍了为实现上述性能目标所采取的设计策略和构造加强措施。（四）大震弹塑性分析为确保国家速滑馆在罕遇地震作用下的安全性，论文对结构进行了大震弹塑性分析。弹塑性分析通过建立结构的精细化有限元模型，输入符合场地条件的地震波，模拟结构在罕遇地震下的非线性动力响应。分析结果揭示了结构在大震作用下的塑性铰发展顺序、层间位移角分布、承载力储备等关键信息。通过弹塑性分析，可以识别结构的薄弱部位和潜在破坏模式，从而有针对性地采取加强措施。论文还介绍了基于弹塑性分析结果的结构抗震能力评估方法，验证了结构在罕遇地震下“大震不倒”的性能目标的实现。（五）巨型柱承载力计算看台斜柱作为支承屋盖的关键构件，其承载力计算是主体结构设计的核心内容之一。论文介绍了巨型柱承载力计算的方法与要点。看台斜柱（巨型柱）在结构中承担着传递屋盖荷载的关键任务，其受力状态复杂——既承受巨大的竖向压力，又承受水平地震作用和风荷载产生的弯矩和剪力。论文阐述了巨型柱在轴压、偏压及压弯等不同受力状态下的承载力计算方法，包括材料强度的取值、截面承载力的验算以及稳定性分析等。同时，论文还讨论了劲性混凝土柱中型钢与混凝土的协同工作机制，以及如何通过合理的配钢率和构造措施保证柱子的延性和抗震性能。结论通过对国家速滑馆主体结构设计的系统阐述与分析，可以得出以下主要结论：（1）单层双向正交索网是大跨度屋盖的高效结构方案。 国家速滑馆屋盖采用单层双向正交索网结构，钢索重量仅约600t，充分体现了大跨度结构的轻量化和集约化设计理念。（2）外圈巨型环桁架与看台斜柱构成了可靠的支承体系。 索网外圈设置巨型环桁架作为边界支承，环桁架支承于看台斜柱上，看台斜柱采用劲性混凝土柱。这一传力路径清晰、受力合理，能够有效传递屋盖结构产生的巨大荷载。（3）抗震性能化设计保障了结构在多级地震下的安全性。 通过超限情况判定和抗震性能化设计，明确了结构在不同地震水准下的性能目标，并采取了相应的设计策略和构造措施。（4）大震弹塑性分析验证了结构的抗震能力。 通过弹塑性时程分析，评估了结构在罕遇地震下的非线性响应，验证了“大震不倒”的性能目标的实现。（5）巨型柱承载力计算是保证结构安全的关键环节。 看台斜柱作为关键受力构件，其承载力计算需综合考虑轴压、偏压及压弯等多种受力状态。（6）该文为类似大跨度公共建筑的结构设计提供了参考。 国家速滑馆主体结构设计中的关键技术问题和处理措施，可供类似大跨度、超限公共建筑的结构设计借鉴和参考。

作者：王立军（全国工程勘察设计大师、17《钢标》主编）发表期刊：《钢结构（中英文）》(STEEL CONSTRUCTION (Chinese & English))发表年份：2019年摘要GB 50017—2017《钢结构设计标准》（简称17《钢标》）已于2018年7月1日正式实施。相较于前一版的GB 50017—2003《钢结构设计规范》，17《钢标》在内容上进行了大量的修订和增补，特别是增加了诸如钢结构设计直接分析法和钢结构抗震性能化设计等新内容。为使广大工程师在应用17《钢标》时能够正确理解条文和条文说明，《钢结构（中英文）》期刊在2019年特设专栏，刊登17《钢标》主编王立军大师的系列讲座“17《钢标》疑难浅析”。该系列讲座有别于通常对标准的讲解材料和专题报告，其问题直接来源于17《钢标》的条文及条文说明。专栏从标准编制者的角度，为读者理清问题的概念、逻辑和关联，打通从标准条文、条文说明到设计应用之间的最后一道屏障。该系列讲座共12期，每期刊登3个问题。English AbstractThe GB 50017-2017 "Standard for Design of Steel Structures" (referred to as the "17 Steel Standard") was officially implemented on July 1, 2018. Compared with the previous version, GB 50017-2003 "Code for Design of Steel Structures," the 17 Steel Standard has undergone extensive revisions and additions, particularly with the inclusion of new content such as the direct analysis method for steel structure design and performance-based seismic design for steel structures. To help engineers correctly understand the provisions and their explanations when applying the 17 Steel Standard, the journal STEEL CONSTRUCTION (Chinese & English) established a special column in 2019, featuring a series of lectures titled "Analysis of Difficulties in the 17 Steel Standard" by Professor Wang Lijun, the chief editor of the standard. This series of lectures differs from typical explanatory materials and special reports on standards, as the questions addressed are directly derived from the provisions and explanations of the 17 Steel Standard. From the perspective of the standard's compiler, the column aims to clarify the concepts, logic, and correlations of the issues for readers, bridging the final gap between the standard provisions, explanations, and design applications. The series consists of 12 issues, with 3 questions covered in each issue.研究背景一、17《钢标》的发布与重大修订GB 50017—2017《钢结构设计标准》于2018年7月1日正式实施。这是继GB 50017—2003《钢结构设计规范》之后，我国钢结构设计领域又一次重要的标准升级。17《钢标》在内容上进行了大量的修订和增补。其中最引人瞩目的变化包括引入了钢结构设计直接分析法和钢结构抗震性能化设计等全新内容。这些新方法的引入，标志着我国钢结构设计理念从传统的基于应力比的设计方法，向基于结构整体行为和性能目标的设计方法迈进。二、新标准实施带来的理解与应用的挑战新标准的实施，尤其是大量新内容的引入，给广大结构工程师带来了理解和应用上的挑战。直接分析法要求工程师从结构整体层面进行二阶弹塑性分析，抗震性能化设计则要求根据不同的性能目标选择相应的抗震措施和计算方法。这些新方法在概念、逻辑和具体操作上与旧规范存在显著差异。工程师在应用17《钢标》进行设计时，即使反复研习了条文和条文说明，仍可能存在理不清的问题。如何正确理解新标准中的疑难条文，成为摆在工程界面前的一项紧迫任务。三、系列专栏的设立目的为帮助广大工程师准确理解和应用17《钢标》，《钢结构（中英文）》期刊在2019年特设专栏，刊登17《钢标》主编王立军大师的系列讲座“17《钢标》疑难浅析”。王立军大师是全国工程勘察设计大师、国家标准《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）主编。该系列讲座从标准编制者的角度，为读者理清问题的概念、逻辑和关联，打通从标准条文、条文说明到设计应用之间的最后一道屏障。有别于通常对标准的讲解材料和专题报告，本系列讲座的问题直接来源于17《钢标》的条文及条文说明。专栏内容概览该系列讲座“17《钢标》疑难浅析”从2019年第1期开始，连续刊出12期，每期刊登3个问题，共计对36个疑难问题进行深入解析。各期发表信息如下：期数发表信息DOI第1期2019年34卷第1期，第113页10.13206/j.gjg.201901023第2期2019年34卷第2期，第116-117页10.13206/j.gjg.201902022第11期2019年34卷第11期，第113页10.13206/j.gjg.201911021注：其余期次（第3-10期、第12期）的公开信息有限，暂未列出详细发表信息。主要疑难问题解析（节选）以下根据已获取的公开信息，对部分期次中的疑难问题解析进行介绍：（一）预应力钢结构（第3.1.8条）【第2期】17《钢标》在第3.1.8条中原则性地将预应力钢结构纳入标准体系，具体内容可参见CECS 212∶2006《预应力钢结构技术规程》（简称预钢规）。预钢规5.3节引入了预应力压杆。该体系由刚性杆和预应力索组装成预应力索杆——施加预应力阶段刚性杆受压，预应力索受拉；受外力后杆和索共同承担压力。对索的要求是在受外压力过程中不能出现压应力，这需要通过施加足够的预应力来保证。（二）钢结构设计直接分析法17《钢标》首次引入了钢结构设计直接分析法。该方法要求工程师从结构整体层面进行二阶弹塑性分析，考虑了结构的几何非线性（P-Δ效应和P-δ效应）和材料非线性。这与传统的基于计算长度系数的一阶弹性设计方法有着本质的区别。直接分析法的引入，使得钢结构设计更加精确地反映了结构的实际受力状态，尤其适用于对结构稳定性有较高要求的复杂工程。（三）钢结构抗震性能化设计17《钢标》另一项重要的新增内容是钢结构抗震性能化设计。该方法要求根据结构的重要性、设防类别和预期性能目标，选择不同的抗震性能水准和相应的设计计算方法。性能化设计改变了传统抗震设计“一刀切”的做法，允许工程师根据建筑功能需求和业主意愿，在安全与经济之间进行更灵活的选择。（四）后续各期内容从第2期开始，专栏还刊登了读者对前期问题的讨论及作者对讨论的回复。通过“问题、解释、讨论、回复、再讨论、再回复”的形式，碰撞出的火花形成了一个钢结构设计的论坛。总结王立军大师在2019年《钢结构（中英文）》期刊上发表的“17《钢标》疑难浅析”系列专栏文章，系统深入地解析了GB 50017—2017《钢结构设计标准》在应用中的36个疑难问题。该系列文章从标准编制者的角度出发，涵盖了直接分析法、抗震性能化设计、预应力钢结构等17《钢标》新增和修订的核心内容。通过与读者的互动讨论，该系列讲座不仅帮助广大工程师打通了从标准条文到设计应用之间的最后一道屏障，也为推动17《钢标》的正确理解和规范应用作出了重要贡献。