靖江市文化中心位于长江流经江苏靖江段江畔，西临马洲公园，其造型新颖独特，既寓意“长河落日”，又极像游弋在长江上的一艘巨轮，具有极强的视觉冲击效果，建成后将成为当地的一座新地标。建筑效果图见图1。

　　 该文化中心整体长约364m，宽约129m，总建筑面积约14.3万m²，地下一层，不设置结构缝;地上根据建筑体型和业态功能设置一道永久结构缝，将其分成了高层文化区和剧场商业区两个结构单元，其中剧场商业区地上部分平面投影尺寸约为223m×118m，内含剧场、影厅、商业街、餐厅、咖啡馆和停车库等业态，其典型平面图和典型剖面图如图2所示，各部分功能空间关系相对复杂，且存在大跨度连体商业街、需要较大空间的剧场、自由曲面的“落日”造型等，其结构体系的合理确定成为该项目的一大难点和关键点;该项目属于特殊形式的大型公共建筑，空中商业街又属于大跨度的连体结构，根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2010]109号)，该项目属于超限高层，因而大跨度的连体结构及支承连体结构的巨型混凝土筒的设计也成为该工程的关键点和难点。

　　 靖江市文化中心剧场商业区整体采用框剪结构体系，为混合结构，其中混凝土结构(包括型钢混凝土)主要集中在地下室、大台阶、大平台、四个支承主桁架的混凝土筒及剧场内圈剪力墙和柱，是剧场商业区的主要竖向支承及水平抗侧构件;钢结构部分主要由商业街桁架层主钢结构、剧场部分外围斜钢柱及桁架层钢结构、屋顶自由曲面钢结构三部分组成(图3)。该结构体系无明显“层”的概念，属于比较复杂的空间结构体系。

　　 商业街桁架层主钢结构主要包括支承于四个巨型混凝土筒上的三组主桁架，主桁架最大跨度为101.3m，跨高比约1/16，每组主桁架均为由两榀竖向平面桁架和其上下弦楼板处斜撑构成的抗扭性能比较好的箱型立体桁架(图4)，可有效承受因楼面悬挑产生的倾覆力矩^[1];X向两组主桁架左端通过水平滑动支座与高层文化区相连，既为高层文化区悬挑桁架提供了竖向支承，也有利于降低这两组钢桁架的高度，减小了筒1和筒3上支承桁架支座的竖向拔力。该大跨度桁架的设计与分析在文献[1]中已有详尽介绍，本文不再赘述。支承大跨度钢桁架的巨型混凝土筒体巧妙利用建筑竖向交通和设备电气竖井布置而成，长19.4m，宽9.8m，筒外围顺桁架方向墙厚均为1 300mm，四个筒均内置型钢支撑，筒2和筒4均伸至桁架顶部，内置型钢支撑与大跨度钢桁架自然刚接，连成一体;筒1和筒3均伸至桁架底部，通过滑动支座和钢桁架相连。

　　 剧场部分主要构件布置如图5所示，主要竖向构件包括支承桁架层钢柱、弧形幕墙柱、剧场内部观众厅混凝土柱及剪力墙，其中最外侧支承桁架钢柱只在桁架层顶与弧形幕墙柱通过楼面梁连接，其余各层与内部弧形幕墙、看台墙柱均无连接，悬挑桁架赘余度很低，钢柱应加强设计。弧形幕墙与最内侧看台墙柱在各层均通过楼面拉结，形成整体，减弱弧形幕墙柱不利受力。看台上空顶板采用一平板网架，支承于看台周围混凝土柱子上。

　　 剧场商业区曲面屋盖大部分区域覆盖于建筑商业街钢桁架顶部和剧场顶部以上(图6)，最高点约39.7m，局部(广场、平台和台阶)延伸至0m及5m标高，平台左侧环形楼梯从5m标高平台旋转上升到12m标高商业街钢桁架层。该曲面屋盖在桁架顶部和剧场顶部以上为单层网壳结构，其他区域为双层网壳结构。单层网壳和双层网壳网格尺寸均约4.3m×4.3m，其中双层网壳最厚处约4.6m，最薄处约0.82m。单层网壳屋盖在最右端与剧场悬挑桁架直接刚接，从一定程度上增加了悬挑桁架的冗余度，提高了结构的整体性，其中在剧场看台上部和舞台顶部，通过树状柱或立柱等支承于下部混凝土结构上或钢桁架顶部;双层网壳结构在顶部与桁架边梁铰接，底部则支承在混凝土楼面上，双向滑动。由于直接支承在5m平台上的部分双层网壳与平台多处三向铰接，为避免下飘双层网壳对整体结构形成斜撑作用而增加结构体系受力的复杂性，故在下飘网壳与这部分网壳之间设缝断开。室外广场的环形楼梯一端支承在5m平台上，另一端则与商业街钢结构桁架层竖向铰接，水平双向滑动。

　　 剧场商业区结构设计主要采用了PMSAP和MIDAS Gen两种软件，并根据超限工程的要求对整体计算结果进行了对比校核，计算模型均为钢结构和混凝土组装在一起的总装模型。

　　 由于本工程属于大型公共建筑，一旦破坏，后果将很严重，故该建筑结构安全等级取为一级;本工程抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅳ类，计算地震作用时，小震地震影响系数最大值α_max取安评报告中地面峰值加速度的2.25倍(0.081)，中、大震计算时均按现行抗震规范中7度(0.10g)相关规定取值。两种软件计算分析时阻尼比均不采用统一阻尼比法，PMSAP采用CCQC法^[2],MIDAS Gen采用应变能阻尼比法^[3]，这两种计算方法能更真实地反映混合结构的真实阻尼比。

　　 该工程恒荷载和活荷载均按实际建筑做法重量、《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)规定和实际设备重量等取值，基本雪压为0.35kN/m²，基本风压为0.40kN/m²。由于该工程体型复杂，存在大跨度钢桁架、自由曲面网壳等对风荷载作用敏感的结构类型，且鉴于该工程的重要性，故对其进行了风洞试验，风荷载计算时体型系数参照风洞试验报告取值。该工程体型超长，计算时考虑温度荷载作用。

　　 剧场商业区结构属于钢结构和混凝土结构组成的、受力复杂的空间结构体系，特别不规则，其设计与分析主要按空间结构体系进行并采用抗震性能化的设计方法，对关键部位、关键构件、普通竖向构件、耗能构件等区分性能目标，进行性能化设计，抗震性能目标如表1所示。小震弹性设计时，支承大跨度钢桁架的4个混凝土筒的抗震等级均提高一级，为一级。

　　 对该工程按空间结构体系进行静力分析和动力弹塑性分析，考虑活荷载不均匀分布情况。结果表明，各部分钢构件的应力比、位移变形等，混凝土墙柱轴压比、截面验算、配筋等均满足要求，中、大震反应谱分析的关键构件也满足性能化要求。

　　 按小震弹性时程分析结果对结构进行补充计算时，不采用将反应谱分析的地震作用统一放大的方法，而是将每条地震波时程分析结果的地震作用作为一种地震工况，与其他各种工况进行组合，这种设计方法更经济合理。

　　 商业街桁架层主钢结构支承于巨型混凝土筒上，结构冗余度较低，尤其是筒2和筒4，尚要承受大跨度钢桁架传来的巨大弯矩和水平剪力，故巨型混凝土筒体的结构设计及安全就显得尤为重要。综合考虑抗震设计、与大跨度钢桁架连接要求和混凝土墙体抗裂要求，结合已有相关研究和工程实践^[4,5]，在混凝土筒中内置型钢支撑，根据筒体在大跨度钢桁架作用下的力流布置型钢支撑，如图7所示，型钢支撑杆件拓扑关系与力流基本一致时，效率最高。大跨度钢桁架上下弦杆轴力一拉一压，在混凝土筒体桁架层标高内形成较大的水平剪力，且筒体在这一层局部开门洞，减弱了墙体的承载能力，使门洞周圈形成薄弱部位，钢桁架下弦根部一定范围内也存在应力集中现象，故在桁架层和桁架层下一层筒体内除布置型钢支撑外，另内置钢板，形成抗震、抗裂性能更好的型钢支撑-钢板剪力墙体系。

　　 出于严格控制混凝土墙体在偏心受拉时抗震承载力不大幅降低以及混凝土墙体控制裂缝的要求，对典型筒4进行中震作用下的内力详细分析。考虑现有分析软件的适用性和该筒体组成材料的多样性、复杂性，分析时不考虑混凝土墙体对型钢支撑的有利作用，型钢采用壳单元模拟，考虑几何非线性和材料非线性，材料本构采用BISO模型。初始荷载为中震作用下组合后的设计荷载包络值，该初始荷载作用下的应力云图与应变云图如图8所示。可以看出，筒内支撑桁架仍处于弹性工作阶段，尚未进入塑性状态;应力较大的钢材集中在混凝土筒与主桁架相连的杆件处，其中与主桁架上弦杆相连的型钢及斜撑应力相对较高，最大应力为326MPa。对筒体型钢支撑桁架继续加载，绘制其荷载-水平位移曲线(图9)，可见大约加载1.75倍设计荷载后，混凝土筒体型钢支撑桁架在不考虑混凝土墙体对其刚度和强度的作用时开始丧失整体刚度。

　　 为避免混凝土筒2、筒4在竖向荷载作用下产生过大的裂缝，除采取前述计算验证措施外，要求施工时筒2和筒4中12.43m标高以上部分(即大跨度钢结构桁架层)，在筒内型钢梁、型钢柱和斜撑安装完成后暂不浇筑混凝土，待大跨商业街区浇筑完组合楼板并完成第二次卸载后再浇筑该部分筒体混凝土，钢结构安装和卸载顺序见文献[1]，即该层筒体混凝土承受的由结构自重产生的拉力已大部分卸载掉，可有效减少墙体裂缝的产生。

　　 本工程采用桩+承台+抗水板基础，因地下室与高层文化区不设置永久结构缝，故基础设计时两者也连为整体，尺度较大。上部荷载较小的普通区域需进行抗浮设计，桩采用部分预应力实心方桩+普通承台;上部荷载较大的普通区域不需进行抗浮设计，桩均采用普通预制钢筋混凝土方桩+普通承台;支承商业街大跨度桁架的四个巨型混凝土筒均采用大直径后注浆钻孔灌注桩+巨型箱型承台(图10)，巨型箱型承台计算时采用壳单元模拟，根据应力分析结果配置钢筋。由于本工程上部结构较为复杂，荷载分布较为不均匀，基础尺度较大，且采用了三种桩型，故基础整体设计时采用了变刚度调平法;考虑巨型核心筒受力情况的复杂性，巨型核心筒下箱型承台与其他区域间设置了沉降后浇带，待各区域沉降趋于稳定后浇筑。

　　 采用ABAQUS对该工程进行了三向大震动力弹塑性分析，整个计算过程中结构始终保持直立，满足“大震不倒”要求，悬挑桁架钢柱、桁架层主桁架、型钢混凝土柱等关键构件均无损坏，仅巨型核心筒在与大跨度桁架相连部位出现轻微损坏现象，但满足性能化设计要求。

　　 靖江市文化中心剧场商业区目前处于施工阶段，体型复杂，无明显“层”的概念，属于钢结构和混凝土组成的、受力复杂的特别不规则空间结构体系，本文对其结构体系和设计与分析进行了较为详细的叙述，并对关键部位和关键构件做了重点介绍。该工程各部分结构类型的合理选择，各部分连接方式的合理设置，整体结构的常规设计与分析，巨型混凝土筒体等关键构件的性能化设计与分析，基础的合理设计与分析以及整体结构的动力弹塑性分析等，均有效保证了该工程整体结构的安全性、经济性和技术先进性，可为类似工程提供有益借鉴和参考。