西安曲江國際會議中心屬特別不規(guī)則建筑，是集混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土、鋼管桁架等為一體的大型綜合體建筑。采用了40m跨的型鋼混凝土桁架作為豎向轉(zhuǎn)換構(gòu)件；運(yùn)用多種不同形式的空間鋼管桁架構(gòu)成高低起伏的波浪形屋面；主桁架采用了部分滑動支座。
1 工程概況
西安曲江國際會議中心位于西安曲江國際會展產(chǎn)業(yè)園區(qū)。工程基底尺寸232m×90m，總建筑面積76868m2。項(xiàng)目與國際展覽中心完美結(jié)合，是集宴會、會議、多功能廳為一體的大型綜合性建筑。圖1是會議中心設(shè)計(jì)效果圖。工程地下1層，地上7層（5~7層為報(bào)告廳樓座部分）。地下1層~地上5層層高均為5.4m，6層層高5.60m，7層層高13.135m，建筑頂標(biāo)高46.135m。
工程建筑方案來自德國GMP國際建筑設(shè)計(jì)有限公司。圖2是會議中心沿縱向的局部剖面圖。主體主要分為門廳區(qū)、宴會廳區(qū)和報(bào)告廳區(qū)三大部分。工程主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，如圖3所示。本工程主報(bào)告廳位于3~6層，主體結(jié)構(gòu)采用全鋼結(jié)構(gòu)體系。圖4為會議中心報(bào)告廳樓座現(xiàn)場組裝圖。
3 局部轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計(jì)
3.1 局部轉(zhuǎn)換構(gòu)件概況
西安曲江國際會議中心1層為同時(shí)容納3500人的宴會及展覽大廳，建筑功能要求按40m凈跨無柱設(shè)計(jì)從而形成92.4m×40m開闊大空間。18，19軸水平承重構(gòu)件除承擔(dān)由15~18軸、19~22軸跨度25.2m的鋼梁傳導(dǎo)的荷載外，還承擔(dān)4~6層鋼結(jié)構(gòu)看臺傳導(dǎo)的荷載以及7層的水箱間和冷卻塔的荷載，為典型的局部轉(zhuǎn)換構(gòu)件。圖5為轉(zhuǎn)換構(gòu)件立面布置示意圖。圖6為18，19軸轉(zhuǎn)換構(gòu)件平面布置圖。
設(shè)計(jì)過程中對4種不同腹桿布置方式的桁架模型進(jìn)行比較分析：模型1（空腹桁架模型）、模型2（人字形腹桿模型）、模型3（人字形+豎桿模型）、模型4（X形+豎桿模型）。經(jīng)計(jì)算分析得出：X形+豎桿模型（模型4）無論在自身?xiàng)U件內(nèi)力控制還是轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)撓度裂縫控制方面，以及底部支撐結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)受力各方面均具有其他模型不可比擬的優(yōu)勢，這種腹桿布置方式的桁架非常適宜類似本工程這樣的超大跨度轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。
3.2 型鋼混凝土轉(zhuǎn)換桁架的設(shè)計(jì)
經(jīng)計(jì)算分析本工程轉(zhuǎn)換桁架采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。桁架上、下弦桿各節(jié)間均為互相剛接，斜腹桿與上下弦桿也為剛接。下弦桿按偏心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)；上弦桿按偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)；斜腹桿按軸心受壓構(gòu)件或軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)。圖7為18軸型鋼混凝土轉(zhuǎn)換桁架設(shè)計(jì)詳圖。
本工程轉(zhuǎn)換桁架下部支撐結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)采取了以下措施：1）作為轉(zhuǎn)換桁架下部支撐結(jié)構(gòu)的剪力墻端部和中部分別設(shè)置截面尺寸為900×900的型鋼混凝土柱；2）轉(zhuǎn)換桁架的上、下弦桿件進(jìn)入支撐體系并一直延伸至混凝土剪力墻筒體的遠(yuǎn)端；3）混凝土剪力墻筒體除按計(jì)算要求（并滿足規(guī)范最小配筋率）配置水平向及豎向分布鋼筋外，從基礎(chǔ)頂至轉(zhuǎn)換桁架下弦設(shè)置X形支撐，X形支撐與進(jìn)入支撐體系的轉(zhuǎn)換桁架的上、下弦桿件、剪力墻端部和中部分別設(shè)置的型鋼混凝土柱的鋼骨部分焊接在一起，在混凝土剪力墻筒體中形成鋼骨桁架。作為轉(zhuǎn)換桁架下部支撐結(jié)構(gòu)的混凝土剪力墻筒體成為內(nèi)藏鋼桁架的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。
4 屋蓋結(jié)構(gòu)體系
工程的屋蓋建筑外形呈長方形，長193.2m，寬90m，立面標(biāo)高為25.3~46.135m。結(jié)構(gòu)由南北向的正三角空間鋼管桁架構(gòu)成結(jié)構(gòu)主體桁架，每榀桁架采用16個(gè)特質(zhì)支座支承在南北兩端鋼筋混凝土墻和柱上，主體桁架最大長度為90m，最大管徑為
610×25；主桁架之間采用最大跨度為33.6m的倒三角變截面空間鋼管次桁架連接，構(gòu)成屋面的弧線造型，屋蓋東西側(cè)各有5榀側(cè)懸挑跨度達(dá)7.95m的管桁架，南北側(cè)各有6榀側(cè)懸挑4.5m的管桁架；立面標(biāo)高變化較大處的曲面屋頂部分由箱形片式桁架及局部鋼管網(wǎng)架組成。通過和局部片式桁架及網(wǎng)架的連接，將結(jié)構(gòu)的受力體系化繁為簡，從而形成錯落有致的多層次曲面屋頂。圖8、圖9分別為鋼屋面結(jié)構(gòu)平面布置和縱向剖面圖。
整個(gè)屋蓋體系通過沿結(jié)構(gòu)寬度方向的4榀正三角形鋼管桁架支承在下部鋼筋混凝土核心筒上，每個(gè)桁架和核心筒通過16個(gè)支座連接?？紤]到主桁架跨度較大，為了避免溫度應(yīng)力對下部結(jié)構(gòu)的影響，將主桁架沿長度方向一側(cè)的8個(gè)支座節(jié)點(diǎn)釋放兩個(gè)水平方向的約束；另一側(cè)支座節(jié)點(diǎn)除一個(gè)完全固定外，其余7個(gè)節(jié)點(diǎn)釋放沿桁架長度方向的約束，使其能夠產(chǎn)生滑動以釋放溫度應(yīng)力，如圖10所示。
采用ETABS建立整個(gè)屋蓋體系的計(jì)算模型，在支座的相應(yīng)位置設(shè)置約束，通過計(jì)算求出每個(gè)支座上的反力，將其作為支座設(shè)計(jì)的指標(biāo)和下部混凝土結(jié)構(gòu)傳遞荷載的依據(jù)。圖11，12分別為單向滑動支座示意圖及現(xiàn)場照片。
更多內(nèi)容詳見《建筑結(jié)構(gòu)》雜志2014年6期（3月下）兩篇文章：《西安曲江國際會議中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，作者：王 進(jìn)，荊 罡，李春光，曾凡生，張順強(qiáng)，單位：中國建筑西北設(shè)計(jì)研究院；《西安曲江國際會議中心型鋼混凝土轉(zhuǎn)換桁架設(shè)計(jì)》，作者：李春光，王 進(jìn)，曾凡生，張順強(qiáng)，荊 罡，單位：中國建筑西北設(shè)計(jì)研究院。
