中山文化艺术中心大剧场外墙采用了一种综合玻璃幕墙和结构承重为一体的结构形式(如图一、图二所示)。外立面为渐变三维曲面，由57片侧向弱支撑框架组合而成。结构的特点是：采用薄片式钢柱；横向连杆细长、偏心支撑、且不能形成整体性较好的空间结构体系；标高4.15米及18.5米处均设有变截面钢梁承重楼面荷载；横向钢梁在节点处并未拉结；结构受力面角度不断改变等。由于整体建模计算，费时、费力。此处，采用一种比较简易的方法来进行计算。接下来详细介绍一下设计过程。

外围主体结构由57片侧向弱支撑框架构成(平面见图二)。底层钢柱平均间距为2100mm。所有钢柱截面为□600x150x16mm，均向内侧倾斜，最大倾斜角达15度，柱顶最大标高为23.345米，标高4.15米及18.5米处均设有压型钢板

组合楼板，分别承受二层及屋面的恒、活荷载。二层钢梁截面为H180x150x10x12，屋面钢梁尺寸为H200x700x12x16。两端钢柱及钢梁尺寸适当加大。横向支撑杆截面φ114x8，偏离扁钢柱中心200mm，上支撑中空彩釉玻璃。钢框架梁在与钢柱连接处，翼缘宽度缩减至柱翼缘同宽。横向承重钢梁只与钢框架梁连接。二层楼面板厚度为110mm，屋面组合板厚度为150mm。单片钢框架见图三。

二、荷载取值依据：

1、玻璃荷载：

12mm+12A+10mm中空LOW-E彩釉玻璃：1.00 kN/m2

2、二层楼面恒荷载：

50mm厚大理石贴面：1.50 kN/m2

110mm厚组合楼板：2.75 kN/m2

室内吊顶及管道：0.50 kN/m2

∑恒载：4.75kN/m2

3、二层楼面活荷载：3.00kN/m2

4、屋面恒荷载：

屋面找平、保温、隔热：3.75 kN/m2

150mm厚组合楼板：3.75 kN/m2

室内吊顶及管道：0.50 kN/m2

∑恒载：8.00 kN/m2

5、屋面活荷载：2.00 kN/m2

6、风荷载：

阵风系数取1.0；体型系数取0.8，凸出屋面部分体型系数取1.3；C类，最大相对标高23.345米，高度变化系数取0.90。基本风压为0.75 kN/m2

风荷载标准值：1.0x0.8x0.9x0.75 =0.54kN/m2

凸出屋面部分风荷载标准值：1.0 x1.3x0.9x0.75 =0.88 kN/m2

7、地震荷载，本文中不进行设计考虑。

三、计算假定：

1、取单片钢框架作为空间钢架进行计算分析。柱脚及H型钢梁与混凝土梁连接处均假定为空间铰支座。由于H型钢梁上铺有压型钢板组合楼板，楼面刚度极大，垂直钢框架的H型钢梁可作为钢框架梁的侧向空间铰支座。与薄片钢柱连接的横向钢管φ114x8仅作为侧向单向支座，提供侧向支撑力。由于横向钢管φ114x8不与薄片钢柱形心线重合，存在偏心。是故，取水平荷载的10%作用在侧向，且考虑扭矩的影响。钢框架梁在与薄片钢柱连接处，由于上下翼缘减小，抗弯刚度减弱，计算时，假定钢梁绕3-3转动释放，不传递弯矩。考虑到薄片钢柱局部失稳，通过加大其壁厚来解决。由于钢框架两侧的玻璃幕墙转角差相差不大，因此，计算分析时，不予考虑。