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巨型钢桁架组合弦支网壳结构打造山水妙思

文章出处:未知 │ 网站编辑:admin │ 发表时间:2019-10-21 14:08:29 我要分享

夜景效果图
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鸟瞰效果图
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绍兴金沙•东方山水国际商务休闲中心是由上海华昌集团投资、上海宝冶集团施工建造的大型文旅综合体,总建筑面积54.7万平
作为浙江省重点工程,本项目由同济设计集团建筑设计四院与工程技术研究院联合设计,项目团队在设计和施工过程中克服了一系列困难,获得了业内的一致好评,在国内创造了良好的口碑和社会影响,先后获得2018中国建筑学会建筑设计奖•结构专业一等奖、中国建筑学会科技进步一等奖和上海市建筑学会科技进步二等奖等奖项。本期构思将对其中的山馆和水馆的设计进行介绍。
 
工程概况
 
项目位于绍兴市柯桥区柯岩街道,其中地上单体场馆总建筑面积9万平方米,包括A、B、C(水馆)、D、E(山馆)、F馆6个独立场馆。
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水馆(C馆)为大空间游乐场,总建筑面积约3.2万平米,主要建筑功能为水上乐园,设置环流河、海浪池等大型水上项目。山馆(E馆)为室内游乐场,总建筑面积4.2万平方米,设置过山车、跳楼机、单轨电车等游乐项目。
水馆建筑外观为一大体量扁平椭球体,屋盖纵向长度为228m,横向最大宽度为137m,中央最高处标高为30m,整个屋盖落于地下室柱顶即0.000标高处。
水馆尺寸图
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山馆(E馆)屋盖形态为一异形椭球体上叠加另一椭球体。上方屋盖的平面投影为椭圆形,长轴80m,短轴50m,顶最高处标高为52.8m,矢高22m,矢跨比约1/4;下方屋盖的平面投影为一近似鹅蛋形,长轴160m,短轴最宽处110m,矢高32m,矢跨比约1/5。周边外围的墙面结构下包至8m的混凝土大平台上。
山馆尺寸图
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建筑意向
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意向照片
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实景照片
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结构构思
01
 结构难点与挑战
 
 
1)跨度巨大——水馆壳体平面尺度228mx137m,为国内第一
2)形态特征——屋盖矢跨比较合理,但中部区域平坦,受弯作用显著,因此需加强中部区域的竖向抗弯刚度。
3)变形要求——屋盖中央设大面积的采光玻璃天窗,因玻璃对变形比较敏感,业主和建筑师希望在满足规范挠跨比限制(1/400)的前提下,进一步提高竖向刚度(提高至1/500)。
4)净高要求——屋盖内部设有较高的娱乐设施,因此屋盖结构厚度应适当控制,以满足净空要求。且应结合马道来布置结构,使室内空间尽量美观和谐。
5)造价控制——业主考虑钢屋盖的造价控制,希望用钢指标不高于140kg/m2。
6)设计手段——本工程体量跨度巨大,建模工作量大,需采用合理的建模和分析手段,提高结构方案比选效率。
 
02
 初步构思方案
 
 
建筑造型的寓意使得结构方案应进行可能通透、简洁;而巨大的跨度与扁平的形态又要求结构传力高效、合理。综合考虑后,借鉴巨型结构体系的概念,提出“主骨架+次结构”的结构方案思路,采用径向与环向三管桁架主骨架+环向与径向平面桁架次骨架
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  缺点:次骨架传力路径不明确,平面桁架布置过多,大大影响室内观感。用钢量大。
 
03
 过程构思方案
 
 
 径向与环向三管桁架主骨架+环向平面桁架次骨架+联方形次网格
 室内观感改善,抗扭刚度增加。
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缺点:中央正交桁架影响顶部观感,次桁架依旧不够简洁。
 
结构体系构思草图
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04
 实施结构方案
 
 
径向与环向三管桁架主骨架+中央弦支穹顶+联方形次网格
优点:将各分体系的优点进行有机组合,结构体系简洁,中央区域弦支穹顶,刚度良好采光效果好,屋盖经济性良好。
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通过多轮方案比选,最终采用“巨型钢桁架组合弦支网壳结构”。这是一种较新颖的组合结构形式,借鉴了巨型结构体系的概念,采用“主骨架+次结构”结构形式,结构体系构成图如下:
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主骨架结构由环向桁架和径向桁架组成,其中中央的环形桁环桁架处于屋盖中央,受压巨大,通常需要加强环桁架上下弦杆的截面,提高刚度和承载力,从而与径向主桁架一同构成可单独成立并能承受竖向荷载的主骨架。
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在相邻径向主桁架间,布置由环梁和斜支撑构成的联方型单层网壳,作为次结构。该次结构一方面可独立承担自身区域范围内的竖向荷载和水平荷载,另一方面又可为径向主桁架提供较强的侧向支撑,进而提高结构的整体稳定性,改善内力分布。
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将巨型钢桁架结构与其它结构体系混合应用,水馆在结构中央扁平区域使用弦支穹顶结构,外部形态作用较强的部位使用“主骨架+次结构”的壳体结构。采用创新的组合结构体系可以充分发挥结构的形态效应,使结构的大部分构件为轴心受力构件,在确保结构安全的前提下,最大限度的降低结构材料用量。
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将巨型钢桁架结构与其它结构体系混合应用,山馆在屋盖中央顶部使用叠合单层网壳,采用创新的组合结构体系可以充分发挥结构的形态效应,使结构的大部分构件为轴心受力构件,在确保结构安全的前提下,最大限度的降低结构材料用量。
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水馆、山馆交接处理
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施工过程实景照片
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竣工运营实景照片
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