廣東建筑工業(yè)化展 2017-12-19 1114
? 哈爾濱萬(wàn)達(dá)茂室內(nèi)滑雪場(chǎng)是萬(wàn)達(dá)集團(tuán)迄今單體用鋼量最大的工程,且位于高寒地區(qū)。用鋼量超越了國(guó)家大劇院和鳥巢體育場(chǎng),是全球最大的通過(guò)雪承載實(shí)驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)的鋼結(jié)構(gòu)建筑。萬(wàn)達(dá)茂的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上同樣延請(qǐng)中國(guó)國(guó)際體育場(chǎng)“鳥巢”的設(shè)計(jì)公司,堪稱奧運(yùn)級(jí)別。萬(wàn)達(dá)茂長(zhǎng)度487米,最大跨度151米,最高高度117.2米,室內(nèi)凈高40米,用鋼量約3.5萬(wàn)噸,創(chuàng)造多項(xiàng)世界紀(jì)錄,屬超限、超高、超大、超重結(jié)構(gòu),典型的大跨度空間重型鋼結(jié)構(gòu)工程,建筑體量堪比鳥巢,施工難度國(guó)內(nèi)罕見(jiàn),所以萬(wàn)達(dá)茂的設(shè)計(jì)施工就格外引人好奇和關(guān)注。
哈爾濱萬(wàn)達(dá)茂室內(nèi)滑雪場(chǎng),建成后將成為全球最大的室內(nèi)頂級(jí)滑雪場(chǎng)! 總建筑面積約8.6萬(wàn)平米,其中雪面面積約6.4萬(wàn)平米,約是迪拜雪場(chǎng)的3倍,完勝迪拜頂級(jí)滑雪場(chǎng)成為全球最大。
超長(zhǎng)超大跨度建筑
作為全球最大室內(nèi)滑雪場(chǎng),最大鞋長(zhǎng)為487米(迪拜為400米),最大鞋寬為150米(迪拜為60米),屬于超長(zhǎng)超大跨度結(jié)構(gòu)。
結(jié)構(gòu)奧妙之一:為避免結(jié)構(gòu)超長(zhǎng),將鞋體分為三段分別設(shè)計(jì)及制作,并與其周圍的商業(yè)裙房脫開,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)受力的復(fù)雜性。也應(yīng)了最近流行的網(wǎng)路佳句“ 復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單做,你就是專家”。
其中東區(qū)是三區(qū)中最為復(fù)雜和獨(dú)特的部分,他是冰舞鞋雋秀的鞋跟!東區(qū)滑道層樓面結(jié)構(gòu)僅由2根V型巨柱支撐,側(cè)面大桁架及屋面結(jié)構(gòu)均支撐在滑道層樓面上。巨型柱跟部中心尺寸 13.5米,樓面桁架結(jié)構(gòu)中心線間距為10米,屋面桁架結(jié)構(gòu)中心線間距為8米。
西區(qū)和中區(qū)為橫向桁架,縱向框架的結(jié)構(gòu)體系,上部鋼結(jié)構(gòu)可以看成無(wú)柱間支撐的門式剛架結(jié)構(gòu)體系,下部混凝土為框架結(jié)構(gòu)。
獨(dú)特的流線造型
順應(yīng)滑雪功能的需要,她擁有異形流線的曲線造型。并運(yùn)用超細(xì)鞋跟設(shè)計(jì),形成一只有高度有風(fēng)度極具魅力的冰舞鞋。但同時(shí)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的難點(diǎn),質(zhì)量中心和剛度中心距離較大,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,受扭嚴(yán)重,成為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則體系。
結(jié)構(gòu)奧妙之二:通過(guò)調(diào)整巨柱位置,減小巨柱間距,來(lái)減小質(zhì)量中心與剛度中心之間的距離,使偏心率由0.25減小為0.14,滿足0.15的規(guī)范要求。這與高跟鞋品牌 Jimmy Choo 有異曲同工之處,都是“穿著不會(huì)痛的高跟鞋”。
最高單層大跨度建筑
總建筑高度為 119.66米,單鞋跟的高度就有87米,總高超過(guò)了“神舟十號(hào)”飛船和火箭總裝廠房的 93.5米,相當(dāng)于40層大樓的高度,戴上了亞洲最高的單層建筑的桂冠。這種特殊類型的高層建筑給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝帶來(lái)了極大的困難。
首先,雪道最大高差達(dá)到了87米,兩側(cè)水平剛度差異很大,117 米超長(zhǎng)雪道樓面存在近30度的傾角,樓板設(shè)計(jì)難度很大。
結(jié)構(gòu)奧妙之三:通過(guò) Midas Gen 通用有限元程序?qū)前暹M(jìn)行應(yīng)力仿真模擬和分析,在重力荷載作用下,樓面板和樓面梁不僅存在彎矩引起的平面外拉應(yīng)力,還存在較大的平面內(nèi)拉應(yīng)力,為此樓板增設(shè)配筋抵抗這部分拉應(yīng)力。
第二,結(jié)構(gòu)總用鋼量約為4.2萬(wàn)噸,超過(guò)鳥巢的用鋼量,高空安裝如此異形的龐然大物確實(shí)難度也很大,安裝方法和安裝順序也尤為重要!現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)1000噸的履帶吊進(jìn)行吊裝。
結(jié)構(gòu)奧妙之四:通過(guò) Midas Gen 程序仿真模塊施工模擬分析。
考慮安裝過(guò)程中的結(jié)構(gòu)形態(tài)和受力狀態(tài)的變化,施工加載和卸載的變化,結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過(guò)反復(fù)評(píng)審和論證,最終斜筒柱(鞋跟)和主桁架(鞋底)采取單片吊裝方式進(jìn)行安裝,東區(qū)屋面(腳踝處鞋面)采用累積滑移施工方法進(jìn)行安裝,西區(qū)屋面(腳尖處鞋面)采用整體提升施工方法進(jìn)行安裝?,F(xiàn)主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)全部安裝完畢。
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
“冰舞鞋”的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在一系列非常規(guī)問(wèn)題,結(jié)構(gòu)不規(guī)則引起的各區(qū)域各部位反力不均,巨型框架柱(鞋跟處)支座反力集中,超大跨度基礎(chǔ)抗水平力問(wèn)題等。
結(jié)構(gòu)奧妙之五:因地制宜,因地布樁。結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn),對(duì)各種樁型的特點(diǎn)進(jìn)行研究,最后不同區(qū)域分別采用400直徑管樁(PHC),600 直徑的超流態(tài)灌注樁,1000直徑后壓漿灌注樁,既滿足結(jié)構(gòu)安全又節(jié)約工程造價(jià)。
結(jié)構(gòu)奧妙之六:利用變剛度調(diào)平理論,使布樁中心和荷載中心盡量重合,盡量減小基礎(chǔ)偏心。筏板基礎(chǔ)代替獨(dú)立柱基礎(chǔ),減小應(yīng)力集中。
結(jié)構(gòu)奧妙之七:結(jié)合不同部位的不同特點(diǎn),分別運(yùn)用抗水平力樁及水平拉梁抵抗和平衡水平力。
異形超常規(guī)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
大跨度鋼結(jié)構(gòu)一般用于屋面設(shè)計(jì),用于樓面的并不常見(jiàn),而冰舞鞋的雪面荷載為常規(guī)樓面荷載的4倍,屬于重載大跨度結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸及節(jié)點(diǎn)尺寸超大,而且種類繁多,關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)多達(dá)二十余種,空間關(guān)系復(fù)雜,節(jié)點(diǎn)受力大,且無(wú)規(guī)范可依。
結(jié)構(gòu)奧妙之八:樓面桁架節(jié)點(diǎn)采用栓焊組合連接。既確保了低溫下鋼結(jié)構(gòu)連接的安全,又降低構(gòu)件空間布局難度,增大操作空間,減輕節(jié)點(diǎn)重量,降低成本,且有利于保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。
結(jié)構(gòu)奧妙之九:根據(jù)節(jié)點(diǎn)的連接形式,對(duì)桿件截面進(jìn)行優(yōu)化。部分樓面層的H型鋼優(yōu)化為箱型截面,簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,便于施工,節(jié)約用鋼量。
結(jié)構(gòu)奧妙之十:通過(guò) Midas Gen 和 ABAQUS 程序?qū)﹃P(guān)鍵復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析,仿真模擬節(jié)點(diǎn)的受力和約束邊界條件,得出節(jié)點(diǎn)區(qū)域各節(jié)點(diǎn)板塊真實(shí)的應(yīng)力狀態(tài),對(duì)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化或補(bǔ)強(qiáng)提供合理的建議,既保證了復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的安全,又避免無(wú)依據(jù)的加強(qiáng)節(jié)點(diǎn),減輕了節(jié)點(diǎn)重量,節(jié)約成本。
復(fù)雜的室內(nèi)功能及空間關(guān)系
“冰舞鞋”不僅僅有她華麗的外表,內(nèi)部更是一番新天地!多條不同坡度等級(jí)、直彎道變化的雪道,最長(zhǎng)雪道近 500 米;山頂設(shè)有餐廳、山坡設(shè)有咖啡廳,山下萬(wàn)米嬉雪樂(lè)園和童話城堡,與商業(yè)街開窗互動(dòng),再加之雪場(chǎng)內(nèi)部索道、魔毯等運(yùn)輸設(shè)備與冷風(fēng)機(jī)吹雪機(jī)等造雪設(shè)備,玲瓏滿目。復(fù)雜的標(biāo)高關(guān)系,特殊的荷載要求,結(jié)構(gòu)專業(yè)又是怎么樣應(yīng)對(duì)的呢。
結(jié)構(gòu)奧妙之十一:結(jié)構(gòu)專業(yè)全程運(yùn)用空間建模軟件,空間計(jì)算軟件,空間加工軟件,并與Revit軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接,BIM 的運(yùn)用不僅解決空間碰撞問(wèn)題,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化,施工模擬分析提供了強(qiáng)有力的平臺(tái)。
低溫鋼結(jié)構(gòu)性能研究
“ 冰舞鞋 ” 生于美麗的冰城哈爾濱,哈爾濱冬季嚴(yán)寒,氣溫可下降到 -40℃,雪場(chǎng)的特殊功能使保溫體系至于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè),加之高強(qiáng)度鋼材和厚鋼板使鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂問(wèn)題尤其突出。研究低溫下鋼材性能及低溫對(duì)鋼材的影響勢(shì)在必行。
結(jié)構(gòu)奧妙之十二:依據(jù)歐洲規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)鋼板厚度及環(huán)境溫度對(duì)鋼材強(qiáng)度進(jìn)行不同程度的折減,并經(jīng)過(guò) Midas 程序計(jì)算,巨柱及樓面主桁架需要進(jìn)行外保溫處理,也就是說(shuō)嬌貴的“冰舞鞋跟”不可直接裸露在寒風(fēng)中。
防倒塌分析
結(jié)構(gòu)奧妙之十三:采用“拆除構(gòu)件法”對(duì)西區(qū)跨中柱及東區(qū)巨柱進(jìn)行防倒塌分析,并采取措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防倒塌設(shè)計(jì)。
節(jié)能減材 綠色建筑
結(jié)構(gòu)奧妙之十四:由單斜柱支撐優(yōu)化為 V 型柱支撐,經(jīng)計(jì)算,這次“冰鞋跟部”的優(yōu)化共節(jié)約鋼材1萬(wàn)噸,基礎(chǔ)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土近1萬(wàn)噸。
結(jié)構(gòu)奧妙之十五:考慮二次結(jié)構(gòu)實(shí)施的合理性和經(jīng)濟(jì)性,結(jié)合檁條的布置,并對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,增加了少量局部主體結(jié)構(gòu)桿件,使檁條跨度大幅減少,節(jié)約了大量的檁條用鋼量,又減輕了結(jié)構(gòu)本身自重,降低了二次結(jié)構(gòu)的成本。
結(jié)構(gòu)奧妙之十六:在西區(qū)和中區(qū)沿縱向框架上下層之間設(shè)置粘滯阻尼器,形成良好的耗能機(jī)制,有效的減小了結(jié)構(gòu)的變形,使重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件“大震不壞”,抗震性能高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),減小了構(gòu)件的尺寸,節(jié)約了鋼材。實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的綠色建筑,對(duì)節(jié)能減排有著十分重要的意義。
截至目前,這只雋秀的“冰舞鞋”主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完畢,室內(nèi)游樂(lè)結(jié)構(gòu),屋面及墻面檁條等二次結(jié)構(gòu)正在緊鑼密鼓的施工中。
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍高清大圖
來(lái)源:預(yù)制建筑網(wǎng)
組委會(huì)聯(lián)系方式
項(xiàng)目一組
盧毅 殷鋒
座機(jī):020-61198842 座機(jī):020-62139606
手機(jī):137 1143 0398 手機(jī):185 6528 2359
Q Q:323201814 Q Q:1684672007
江彩霞 秦椅雅
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Q Q:3197096891 Q Q:2961832354
黃祺
座機(jī):020-62139602
手機(jī):138 2547 5605
Q Q: 2724397436
項(xiàng)目二組
李健銘 梁建林
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項(xiàng)國(guó)澳
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市場(chǎng)部·媒體合作
郭穗豐 鄧海蓮
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