建筑结构丨华东院周健：高大空间支承柱的抗震设计

华建集团结构专业总师，华东建筑设计研究院有限公司结构总工程师周健在“第八届工程结构抗震技术交流会”上做了题为《高大空间支承柱的抗震设计》的精彩报告！

报告主要介绍了大跨空间结构的柱的抗震设计、柱的抗震性能目标。并以16个工程项目为例详细阐述了高大空间直柱和高大空间特殊形态柱的抗震设计考虑，最后指出，柱端约束情况和柱形态对抗侧能力影响很大，需要根据具体条件规划和选择。

一、大跨空间结构柱的抗震敏感性和抗震性能目标

首先介绍了大跨空间结构的柱的抗震敏感性。对于机场、车站、会展类等建筑，直柱应用最广。直柱的抗水平地震与柱的抗侧刚度和承载力直接相关，确定高度、截面条件下，柱端约束是影响柱抗水平能力的主要因素。下图展示了直柱约束的实现方法。

柱的抗震性能目标包括水平变形和承载力两个方面。以下为规范对位移角的限值要求。限值的考虑因素包括：结构变形承担能力 、构件变形能力、二次结构变形能力。柱构件承载力的性能目标，基于其对整体结构的影响情况。

二、高大空间直柱

接下来，周健总以亲身参加设计的航站楼为例，说明在大空间中柱的抗震设计考虑。

案例包括：

乌鲁木齐国际机场T4航站楼采用下刚上铰直柱；

淮安涟水机场采用下铰上刚直柱；

合肥机场T2航站楼与乌鲁木齐国际机场T4航站楼的指廊采用上下刚接直柱；

上海浦东机场T1航站楼采用两端铰接柱+拉索；

扬州泰州机场采用两端铰接柱+拉索；

上海虹桥机场T2航站楼采用两端铰接柱+混凝土框架；

呼和浩特新机场主楼采用两端铰接柱+周边悬臂柱；

太原机场T3主楼，利用约束情况调整柱的刚度分布。

三、高大空间特殊形态柱

高大空间结构中，特殊形态柱应用也很多。特殊形态柱在塑造室内空间效果的同时，由于斜杆的存在，对抗震也起到了很大的作用。常见的特殊形态柱大体上的分类包括分叉柱、A形柱、组合柱等。

特殊形态柱的几个工程案例分享如下。

扬州泰州机场采用V形柱，V形柱，相当于下铰上刚的直柱，刚接通过力臂来实现，功能影响大，较少用；

上海浦东机场T2航站楼主楼采用Y形柱；

上海浦东机场T2航站楼长廊采用Y形柱+拉索；

昆明长水机场T2航站楼采用树状柱；

萧山机场T4航站楼采用伞状柱；

东方枢纽上海东站采用伞状柱；

扬州泰州机场采用A形柱；

上海虹桥机场T1航站楼改造采用组合柱。

萧山机场T4航站楼采用伞状柱，室内展示杭州的城市典雅精致，秀美温润的特点，选择荷叶的主题，荷叶柱，荷叶丛中。屋盖结构整体采用伞状柱支撑的曲面网架体系，伞状柱上大下小，相互依靠，能够提供很大的抗水平地震能力，柱顶位置网架转化成单层结构，减少对光线的阻挡。

从萧山机场T4航站楼和东方枢纽上海东站两个案例可以看到，伞状柱通过相互倚靠，可以实现很稳定的抗侧力结构，而且柱底只需要与下部铰接。刚接到埋入是一个很大的难点，使下部混凝土结构复杂化。

最后总结：

1、支撑大跨屋盖的柱一般是抗震敏感，地震作用通常是截面控制因素。

2、柱端约束情况和柱形态对抗侧能力影响很大，需要根据具体条件规划和选择。

3、大空间中的柱约束、柱形要结合美学需求进行设计。

END

责任编辑：左丹丹

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