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一、工程概況

哈爾濱大劇院依水而建，與哈爾濱文化島的設(shè)計風(fēng)格和定位相一致，體現(xiàn)出北國風(fēng)光大地景觀的設(shè)計理念。外形采用流線型飄帶外形，自然融入周圍的濕地環(huán)境。大劇院內(nèi)部樓座采用浮島式設(shè)計。該項目包括大劇場（1 564座）、小劇場（414座）、地下車庫及附屬配套用房等。飄帶形的造型由多種形式的鋼結(jié)構(gòu)組成，包括單層網(wǎng)殼、雙層網(wǎng)殼、折梁結(jié)構(gòu)，內(nèi)部異形樓梯為鋼結(jié)構(gòu)。

大劇場地上8層，地下1層（主舞臺臺倉及樂池部分為地下2層），建筑高度地上56.48m，地下6.5m（臺倉局部15m）。小劇場地上3層，地下1層（舞臺臺倉地下2層），建筑高度地上25.75m，地下6.5m（局部9.5m）。地下車庫地下1層，高度6.6m。

大劇場縱向剖面

小劇場縱向剖面

二、結(jié)構(gòu)布置

根據(jù)建筑體型與功能分區(qū)，將整個建筑劃分為10個結(jié)構(gòu)單元，包括大劇場、小劇場、6個車庫單元與2個水池橋單元。各結(jié)構(gòu)單元之間的防震縫寬度為100mm，滿足中震不碰撞的要求。

結(jié)構(gòu)平面簡圖

大劇場與小劇場采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，外殼及異形樓梯采用鋼結(jié)構(gòu)。大劇場鋼結(jié)構(gòu)由后區(qū)鋼結(jié)構(gòu)、玻璃頂、側(cè)面鋼結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)樓梯四部分組成。小劇場鋼結(jié)構(gòu)包括五個部分：后區(qū)懸挑端、后區(qū)側(cè)面、后區(qū)劇場頂部、公共空間落地雙層網(wǎng)殼、玻璃頂單層網(wǎng)殼。

大劇場鋼結(jié)構(gòu)各部分俯視圖

小劇場鋼結(jié)構(gòu)各部分俯視圖

三、結(jié)構(gòu)基本計算結(jié)果

由于鋼結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜，采用MIDAS GEN V7.30軟件建立整體模型，同時采用PKPM 2008中的SATWE軟件建立整體簡化模型，將異形鋼結(jié)構(gòu)的荷載加到支座處。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計主要采用MIDAS的結(jié)果，混凝土構(gòu)件的設(shè)計主要采用SATWE的結(jié)果，與鋼結(jié)構(gòu)相連的混凝土構(gòu)件參考MIDAS的結(jié)果。文中給出了大劇場和小劇場的周期與振型、地震剪力與位移、彈性時程分析主要結(jié)果（時程分析結(jié)果與反應(yīng)譜分析結(jié)果基本相符，可以采用反應(yīng)譜分析的結(jié)果進行設(shè)計）。

大劇場前3階振型(MIDAS)

四、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果

主要分析了鋼結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力比、舒適度驗算（大劇場鋼結(jié)構(gòu)有兩處可能存在舒適度問題：后區(qū)鋼梁人行步道與旋轉(zhuǎn)樓梯。經(jīng)驗算滿足相關(guān)規(guī)范對人行步道結(jié)構(gòu)舒適度的控制要求）。

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力比示意圖

五、鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析結(jié)果

工程鋼結(jié)構(gòu)屋蓋跨度大、體型復(fù)雜，重點研究了其整體穩(wěn)定性。采用ANSYS 12.0軟件進行了屋蓋鋼結(jié)構(gòu)特征值屈曲分析、屋蓋鋼結(jié)構(gòu)考慮大變形的幾何非線性的穩(wěn)定分析和屋蓋鋼結(jié)構(gòu)考慮幾何和材料雙重非線性的穩(wěn)定分析。

雙重非線性穩(wěn)定曲線

六、大震彈塑性分析

大震彈塑性分析表明，罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)層間位移角遠遠小于規(guī)范限值，剪力墻混凝土基本完好，鋼結(jié)構(gòu)部分桿件進入塑性階段，其塑性應(yīng)變遠小于鋼材極限應(yīng)變，大部分鋼筋混凝土梁柱構(gòu)件未進入屈服階段，整體結(jié)構(gòu)強度退化不大。結(jié)構(gòu)滿足罕遇地震作用下的性能要求。

罕遇地震下大劇場剪力墻受壓損傷因子分布

罕遇地震作用下大劇場鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性應(yīng)變分布(人工波)

七、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點有限元分析

結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜，節(jié)點種類多。對于部分復(fù)雜節(jié)點，采用有限元分析的方法對應(yīng)力進行了校核。文中選取了兩個節(jié)點：大劇場玻璃頂與雙層網(wǎng)殼轉(zhuǎn)換節(jié)點、小劇場后區(qū)懸挑桁架的相貫節(jié)點。并針對分析結(jié)果對節(jié)點進行局部加強。結(jié)果表明，節(jié)點承載力滿足要求。