太倉市規(guī)劃展示館建筑造型為兩條相互追逐的“魚”，由體型復(fù)雜的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、魚形單層網(wǎng)殼及鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂組成，采用BIM進行設(shè)計。 魚形單層網(wǎng)殼采用新型的高強螺栓轂節(jié)點。大跨度采光頂采用預(yù)應(yīng)力張弦梁結(jié)構(gòu)。該項目已于2013年10月投入使用。

建成后室內(nèi)照片

建成后外觀

1 工程概況

太倉市規(guī)劃展示館工程為位于江蘇省太倉市南郊新城的一棟多層會展類建筑，其使用功能為城市規(guī)劃展示，建筑面積約為14765m2。展示館建筑造型為兩條相 互追逐的“魚”，地下1層，地上3層，各層層高均為6m，其中混凝土結(jié)構(gòu)的高度為18m，魚形鋼結(jié)構(gòu)單層網(wǎng)殼的頂面高度約為28m。

建筑效果圖

2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

展示館主體結(jié)構(gòu)分三部分：3層樓面以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，之上有兩個魚形單層網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)及跨度為66.3m的預(yù)應(yīng)力張弦梁鋼結(jié)構(gòu)采光頂。

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)體系

展示館上部魚形建筑為一個抽象的造型，并無幾何構(gòu)圖規(guī)律，下部鋼筋混凝土建筑的平面形狀由三維模型切割而來，基本平面為橢圓環(huán)形?；炷林黧w結(jié)構(gòu)采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)合樓電梯間設(shè)置部分抗震墻。

2層結(jié)構(gòu)平面圖

2.2 魚形單層網(wǎng)殼

魚形圍護結(jié)構(gòu)采用單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式，桿件均采用矩形管。網(wǎng)殼下側(cè)支承于鋼筋混凝土懸挑樓面梁上，并通過支座梁1逐漸過渡至采光頂，上側(cè)通過支座梁2支承于中部采光頂鋼梁上。網(wǎng)殼中部支承于混凝土柱頂設(shè)置的二級傘形支撐上。懸挑在外的魚尾部分支承于支座梁1和支座梁2交接處，支座梁1通過鋼柱與混凝土結(jié)構(gòu)連接，支座梁2支承于采光頂上。魚形網(wǎng)殼采用邊長為1m左右的三角形網(wǎng)格，網(wǎng)殼支座節(jié)點形式均采用鉸接支座。

屋頂鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件

單層網(wǎng)殼施工現(xiàn)場

2.3 張弦梁采光頂

展示館中庭采光頂屋面標高起伏疊落、跨度大，最終采用由兩片斜向張弦梁和若干輻射梁組成的結(jié)構(gòu)體系。在荷載作用下，輻射型鋼梁將豎向荷載傳遞至鑄鋼節(jié)點1和鑄鋼節(jié)點3，再通過張弦梁傳至4個盆式橡膠支座（節(jié)點5,7,16,18）。

采光頂結(jié)構(gòu)布置圖

屋面大跨度張弦梁施工現(xiàn)場

3 工程BIM設(shè)計簡介

由于建筑體型存在較多無幾何構(gòu)圖規(guī)則的空間異形結(jié)構(gòu)，用傳統(tǒng)的二維圖形方式是非常難以描述的，而Revit卻能非常優(yōu)秀地完成曲線建模的工作。

通 過把復(fù)雜的屋面形態(tài)進行分組，分解成若干部分相對簡單的工作組，每一部分根據(jù)建筑的構(gòu)件進行劃分，比如屋面板、邊梁、主次梁、柱子、墻體，最后再把模型組 合在一起?？臻g模型形成后，各種梁、墻、柱的空間定位均可確定，特別是魚形單層網(wǎng)殼上的各類構(gòu)件，與其他構(gòu)件或設(shè)備管線是否碰撞就一目了然。

Revit Structure所建立的整體模型

4 結(jié)構(gòu)計算分析

采用SAP2000軟件進行結(jié)構(gòu)靜力分析。本工程各類桿件的應(yīng)力比均控制在0.9之內(nèi)，對于如預(yù)應(yīng)力張拉索及撐桿等關(guān)鍵構(gòu)件，應(yīng)力比控制在0.6之內(nèi)。

鋼結(jié)構(gòu)桿件應(yīng)力比

結(jié)構(gòu)在荷載組合工況1.0恒載+1.0活載作用下，最大位移發(fā)生在節(jié)點34和節(jié)點53處，分別為146.95，146.92mm，滿足規(guī)范要求。

1.0恒載+1.0活載作用下?lián)隙?/span>/mm

采用反應(yīng)譜法對結(jié)構(gòu)進行地震作用下的分析，取前120階模態(tài)計算，結(jié)果表明，在地震作用下結(jié)構(gòu)桿件的內(nèi)力均滿足要求。

5 魚形單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)新型高強螺栓轂節(jié)點設(shè)計

采用新型高強螺栓轂節(jié)點。各相貫桿件間用高強螺栓連接代替焊接，通過對高強螺栓施加扭矩從而使螺桿中產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，迫使桿件的弧形端面與轂節(jié)點的側(cè)面緊密貼合，使接觸面有足夠的摩擦力來承擔(dān)桿端剪力，從而保證節(jié)點的剛度。

新型高強螺栓轂節(jié)點平面圖

新型高強螺栓轂節(jié)點組成示意

 

更多內(nèi)容詳見《建筑結(jié)構(gòu)》雜志2013年第20期（10月下）蘇州設(shè)計研究院股份有限公司專輯文章：

《太倉規(guī)劃展示館結(jié)構(gòu)設(shè)計》；作者：葉永毅1，舒贛平2，張為民1，張濤2，王寶清1，危大結(jié)2，曹彥凱1；單位：1蘇州設(shè)計研究院股份有限公司，2東南大學(xué)。