顶部斜拉式大跨多层钢框架结构分析与设计

丁祝红

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司， 上海 200092)

1 工程概况

西交利物浦大学太仓校区位于江苏省太仓市，教学区圆环建筑被地块内部的Y形河流分为三块，Y形河流上方形成三处跨越河道的大跨结构，如图1所示。大跨结构地上共3层，1层架空，2,3层均为教学区域，屋顶为环形活动区域，结构高度为14.96m。建筑方案中圆环顶部设置有一建筑顶点高度约为30.660m的圆环构架。

图1 教学区圆环效果图

为避免大跨结构布置对相邻标准教学区域造成影响，结构设计时在大跨结构两个端部设置两道抗震缝，将大跨结构与标准教学楼的地上结构分为独立的结构单体。分缝后三处大跨结构尺寸均约为25m×92m，由于建筑功能需要，三处大跨结构的1层仅在两个端部及河道两侧布置有4排共12根落地结构柱，河道两侧最大柱距达38.8m。图2为西侧跨河道建筑1层平面结构示意图。

图2 跨河道建筑1层平面结构示意图

2 结构体系选型

2.1 大跨度多高层结构选型概述

目前在国内外已建的大跨多高层结构中，采用的常规结构方案主要包括底层大梁转换方案、底层桁架转换方案、顶层大梁吊挂方案、顶层桁架吊挂方案，这些常规结构方案对于跨度不大、层数不高、大梁或高桁架不影响建筑效果的建筑方案较适用。

部分大跨度多层结构借鉴桥梁中悬索桥的设计原理，采用顶部悬索吊挂方案。如美国明尼阿波利斯联邦储备银行大楼(图3)结构跨度达83.2m，结构方案利用建筑端部两个巨大筒体作为悬索顶部的锚固点，同时在顶部设置巨型桁架，悬索下方结构采用吊挂方案，悬索上方结构由悬索与顶部桁架之间的立柱支承。……