前言：近年來，《建筑結(jié)構(gòu)》以?？?qū)诘男问郊袌蟮懒酥O(shè)計(jì)單位、重大工程項(xiàng)目以及針對突發(fā)事件的優(yōu)秀論文，在業(yè)內(nèi)引起了很大的反響，取得了良好的效果。本期微信為大家簡要報道《建筑結(jié)構(gòu)》第18期“中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司專欄”中的優(yōu)秀作品，希望您能喜歡。
“中聯(lián)筑境建筑設(shè)計(jì)有限公司專欄”目錄如下：
筑境建筑簡介：筑境建筑由中國工程院院士、全國建筑設(shè)計(jì)大師程泰寧先生主持，擁有程泰寧建筑創(chuàng)作中心、東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)與理論研究中心兩大核心技術(shù)實(shí)力。筑境建筑成立于2003年，并于2005年通過ISO9000質(zhì)量管理體系認(rèn)證，是一所具備建筑工程甲級資質(zhì)的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。公司總部位于杭州，并在上海、南京和成都都設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)建制完整，員工梯隊(duì)清晰、素質(zhì)一流。
筑境建筑團(tuán)隊(duì)成員曾經(jīng)主導(dǎo)設(shè)計(jì)多項(xiàng)優(yōu)秀建筑作品，包括杭州黃龍飯店、加納國家劇院、馬里會議大廈、杭州鐵路新客站、聯(lián)合國小水電中心、杭州國際假日酒店等項(xiàng)目，并曾多次獲得國家、省、市頒發(fā)的獎項(xiàng)。UIA第20屆北京大會全國選送的54件設(shè)計(jì)作品中，筑境建筑獨(dú)占3席；建國60周年全國300個建筑大獎作品由筑境建筑主創(chuàng)人員創(chuàng)作的獲獎作品有7項(xiàng)，另有2項(xiàng)獲得入圍獎。
筑境建筑近年來一直努力創(chuàng)新，完成了以浙江美術(shù)館為代表的一批優(yōu)秀作品。南京博物院二期項(xiàng)目、中國海鹽博物館、龍泉青瓷博物館、建川俘虜館、寧夏大劇院、紹興魯迅紀(jì)念館、弘一法師紀(jì)念館、吳山博物館、溫嶺博物館、浙江旅游展示中心等文化類建筑，也均以一流的設(shè)計(jì)品質(zhì)奠定了筑境建筑在國內(nèi)文博類建筑領(lǐng)域中的領(lǐng)軍地位。
近年來，筑境建筑一直不懈開拓城市綜合體、酒店、高端住宅等方面的設(shè)計(jì)市場，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施作品展屢獲業(yè)內(nèi)大獎，得到了主流地產(chǎn)運(yùn)營商的廣泛認(rèn)可，建立了穩(wěn)固的戰(zhàn)略合作關(guān)系。
無錫云蝠大廈超限高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（孫會郎，陳建妙，馮自強(qiáng)）
無錫云蝠大廈項(xiàng)目位于江蘇省無錫市核心商業(yè)圈崇安寺生活步行街區(qū)二期地塊，基地西鄰無錫市的南北主通道中山路，東接城中公園，地段繁華、交通便利，區(qū)位優(yōu)勢明顯。該項(xiàng)目由塔樓、裙房、地下室組成，建筑功能包括商業(yè)、休閑娛樂、餐飲、會所、辦公、公寓式酒店、地下車庫及人防等功能?？偨ㄖ娣e10萬多m2，其中地下3層，1.3萬多m2，深度約16.00m；裙房地上8層，高度43.80m，平面尺寸為32.8m×28.4m，中部設(shè)較大尺寸（9.3m×16.8m）的8層通高中庭；塔樓地上48層，8.6萬多m2，主屋面高度219.25m，平面尺寸為49.5m×39.0m；塔樓頂上有約30m高的鋼構(gòu)架，按7層設(shè)計(jì)，構(gòu)架頂高度為248.50m。塔樓沿豎向共設(shè)置3個避難層，位于11層（標(biāo)高為54.40m），25層（標(biāo)高為117.00m）和37層（標(biāo)高為170.60m）。
裙房與塔樓間不設(shè)縫
根據(jù)建筑的高度和平面布置，結(jié)構(gòu)體系采用型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，框架柱為型鋼混凝土柱，梁為鋼梁，鋼梁與框架柱剛接，與核心筒鉸接。樓板采用鋼筋桁架現(xiàn)澆混凝土組合樓板。
裙房與塔樓不設(shè)縫：本工程裙房部分尺度較小，中部設(shè)有較大尺寸通高中庭，且裙房高度接近0.2H（H為塔樓總高度）。如果裙房和塔樓之間在0.000以上設(shè)置抗震縫，則縫寬至少要220mm，給裙房的建筑功能布置帶來較大影響；同時，如果裙房部分作為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，即為單面開口的槽型平面，且為單跨結(jié)構(gòu)，沒有足夠的位置設(shè)置抗震墻以組成框架-抗震墻結(jié)構(gòu)體系。綜合以上因素，裙房和塔樓之間不設(shè)置抗震縫，連成整體后塔樓的偏心超過15%，為本工程不規(guī)則超限內(nèi)容之一。設(shè)計(jì)中利用裙房東面的樓梯間做成通高鋼筋混凝土小筒體以減小裙房頂部以下各層平面剛心與質(zhì)心的偏移。
標(biāo)準(zhǔn)層布置：根據(jù)建筑體型，塔樓在裙房屋面以上的部分，以42層為界分為兩個主要的標(biāo)準(zhǔn)層。42層以下為缺角矩形，角柱之間以帶小角度折角折梁連接；42層樓面以上，建筑立面南北向各收進(jìn)6.25m。由于南北兩排框架柱上下不連續(xù)，因此需要在合適的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層，與建筑專業(yè)協(xié)商后，利用37層避難層作為轉(zhuǎn)換層，以桁架方式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層可兼作加強(qiáng)層。
裙房屋面至41層平面圖
42層及以上層平面圖
加強(qiáng)層設(shè)置：經(jīng)過分析計(jì)算可知，結(jié)構(gòu)Y向的剛度較弱，雖然37層轉(zhuǎn)換層兼作加強(qiáng)層，但結(jié)構(gòu)Y向的層間位移角仍大于高規(guī)要求。因此考慮利用11層，25層避難層增加加強(qiáng)層，幾種加強(qiáng)層位置設(shè)置方案的結(jié)構(gòu)Y向的層間位移角計(jì)算結(jié)果如下圖。可以看出，增設(shè)11層作為加強(qiáng)層的效果并不明顯，而增設(shè)11層，25層作為加強(qiáng)層又過于浪費(fèi)，增設(shè)25層為加強(qiáng)層效果較好。因結(jié)構(gòu)X向的剛度足夠大，因此僅設(shè)置Y向的加強(qiáng)桁架。
加強(qiáng)層設(shè)置在不同位置的層間位移角
（a）X向 （b）Y向
結(jié)構(gòu)剖面簡圖
寧夏大劇院結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（楊旭晨，朱善東，黃建林）
寧夏大劇院是寧夏地區(qū)重要的文化建筑和大型基礎(chǔ)設(shè)施，地處銀川市金鳳區(qū)人民廣場東側(cè)，南鄰北京路，北依銀川市文化藝術(shù)中心，西面與寧夏博物館及寧夏圖書館合成為一個廣場，使其既成為現(xiàn)代背景下的地域（民族）文化的表達(dá)，又是富有地域特色的標(biāo)志性建筑。寧夏大劇院建筑創(chuàng)意的核心理念：花開盛世——和諧、吉祥、希望?？偨ㄖ娣e約5萬m2，整體地下1層，局部主舞臺臺倉地下3層(層高主要為4.5m)，地上總共6層(層高分別為3.5，5.0，4.5，9.0，6，13.0m)。主要屋面高度約41.0m，最高處56.0m，單體工程體量大，空間變化豐富。主要柱為截面尺寸800×800混凝土柱及Φ900型鋼混凝土柱，混凝土墻厚主要為300~500mm。目前該項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)已施工完畢，已進(jìn)入室內(nèi)外裝修階段。
寧夏大劇院主體采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，屋蓋采用空間鋼結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)由兩個系統(tǒng)組成：1) 鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)組成抗側(cè)力體系系統(tǒng)；2)空間鋼屋蓋及環(huán)形花瓣結(jié)構(gòu)組成外圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。上述兩個系統(tǒng)通過13.000m標(biāo)高平臺、22.000m標(biāo)高平臺及18根型鋼混凝土柱結(jié)合在一起。其中13.000m標(biāo)高平臺只起到固定外圍護(hù)花瓣的底部作用，22.000m標(biāo)高平臺主要起到水平支撐的作用；18根型鋼混凝土柱支承上部鋼屋蓋。
寧夏大劇院剖面圖
5層結(jié)構(gòu)平面圖
最上部為78m跨空間鋼結(jié)構(gòu)屋蓋。屋蓋主要受力構(gòu)件采用箱形鋼梁，從圓心成輻射狀布置。主要徑向梁斷面為B（800~1100）3001218，環(huán)向梁斷面為B（1255~1425）6002532，鋼材采用Q345C?？臻g鋼結(jié)構(gòu)屋蓋支承在18根型鋼混凝土柱上。屋蓋最大懸挑水平長度為12.3m，其端部與外圍護(hù)環(huán)形花瓣上部連接。
（b）剖面圖
鋼結(jié)構(gòu)屋蓋
寧夏國際會展中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（楊旭晨，唐 偉，馮自強(qiáng)）
寧夏國際會展中心一期地處銀川市金鳳區(qū)北京中路人民廣場西側(cè)，為綜合性會展建筑。主要在1層設(shè)置A1，B1，C1三個大型展區(qū)；2層設(shè)置A2，B2，C2三個中型展區(qū)；建筑周邊設(shè)置會議及商務(wù)等輔助用房。總建筑面積54750m2，其中地下6690m2，地上48060m2。建筑地下1層（局部），層高6.0m。地上4層，建筑高度為23.16~28.8m（屋面起翹點(diǎn)），其中1層層高5.60m；1層夾層層高5.00m；2層層高4.80m；2層夾層層高約3.60m。
主要豎向混凝土柱截面尺寸為800800，支撐屋面桁架的混凝土柱截面尺寸為10001200及12001200，水平構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級為C35，豎向構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級為C40。南側(cè)裝飾葫蘆柱采用格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，高度22.7m，截面尺寸為257257~14141414，鋼材采用Q345B。該項(xiàng)目于2006年4月開始施工，2009年7月通過竣工驗(yàn)收。
寧夏國際會展中心實(shí)景圖
會展中心主體結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，主要柱網(wǎng)尺寸為9m×9m，采用井字梁布置形式。2層除部分為9m×9m柱網(wǎng)的商務(wù)輔助用房外，設(shè)A2，B2，C2中型展廳，最大跨度達(dá)36m。由于業(yè)主提出使用活荷載按8.0kN/m2考慮，為減輕自重，減小梁高，此部分主次梁均采用鋼結(jié)構(gòu)，樓面采用壓型鋼板上鋪鋼筋混凝土現(xiàn)澆板。屋面除部分小跨度采用鋼筋混凝土外，A1，B1，C1展區(qū)上部采用雙向管桁架鋼結(jié)構(gòu)屋面，桁架跨度為72m×90m?；A(chǔ)類型：地下室采用柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)+防水板，其余為獨(dú)立基礎(chǔ)+拉梁。由于持力層埋深較深，采用碎石回填至基礎(chǔ)底。建筑平面布局呈∏∏字形，整個平面布局東西對稱。建筑平面長×寬為248m×108m。
結(jié)構(gòu)平面圖及剖面圖
由于建筑長度達(dá)248m，設(shè)計(jì)初期曾考慮將整個建筑設(shè)縫分開，但由于受建筑功能限制，而上部由于鋼結(jié)構(gòu)屋面布置，使得設(shè)縫非常困難。最后混凝土結(jié)構(gòu)采用無縫設(shè)計(jì)。銀川地處西北地區(qū)，氣候干燥，早晚溫差大，而建筑物長度達(dá)248m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010—2002）中兩伸縮縫間的距離，屬超長混凝土結(jié)構(gòu)。
鋼屋蓋結(jié)構(gòu)為混凝土柱支承的雙向空間管桁架結(jié)構(gòu)體系。整個鋼屋蓋分為三個獨(dú)立屋蓋，每個屋蓋結(jié)構(gòu)均為周邊支承，采用雙向正交鋼管桁架結(jié)構(gòu)，短向跨度72m，長向跨度90m，最大懸挑13.5m，屬大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)。
桁架支座采用下弦支撐，在支座間分別設(shè)置縱橫向封邊桁架。設(shè)計(jì)中在桁架周邊設(shè)置了支撐系統(tǒng)，由桁架下弦桿和水平交叉拉桿（φ30圓鋼）組成。主要是保證桁架下弦間的聯(lián)系和平面外的穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)計(jì)算時不考慮支撐系統(tǒng)作用，僅作為安全儲備，桁架平面外不會失穩(wěn)。
建筑南側(cè)設(shè)置一排裝飾葫蘆柱，高度達(dá)到22.7m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，柱頂和柱腳均按鉸接考慮，不傳遞上部結(jié)構(gòu)的彎矩，僅傳遞水平力和豎向力。根據(jù)建筑效果要求，葫蘆柱最大截面并不在柱高度中點(diǎn)位置，而是接近柱腳高度1/3高度位置。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，柱腳節(jié)點(diǎn)做法并不是采用理想的鉸接狀態(tài)，而是介于理想的鉸接與剛接之間，可以充分發(fā)揮最大截面位置的受力性能。
屋面雙向鋼管桁架結(jié)構(gòu)由于溫度效應(yīng)及地震作用產(chǎn)生水平推力對混凝土柱的影響非常大，為減小上述水平力對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，支座的設(shè)計(jì)是本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一。為減小溫度應(yīng)力及地震作用對屋蓋桁架結(jié)構(gòu)的影響，盡量在桁架端部釋放支座的水平約束，通過不動鉸支座與彈性支座的組合，釋放水平剛度，減小對下部混凝土結(jié)構(gòu)的影響；合理選擇不動鉸支座，將主要的地震作用與風(fēng)荷載傳遞到混凝土框架柱，滿足水平力傳遞要求。
橡膠支座根據(jù)支座釋放情況，分別開圓孔和長圓孔，在橡膠支座的周邊設(shè)限位裝置。鋼桁架采用相貫焊焊接節(jié)點(diǎn)。在應(yīng)力較集中的節(jié)點(diǎn)部分采用擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)鋼管過渡。這種節(jié)點(diǎn)具有良好的剛度和延性，且傳力直接、清晰，構(gòu)造簡單合理、便于制作。拼接節(jié)點(diǎn)位置除考慮選擇在內(nèi)力較小處外，也兼顧便于構(gòu)件加工、運(yùn)輸和安裝的因素。
鋼屋蓋典型節(jié)點(diǎn)圖
寧波·中國港口博物館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（黃建林，曹 峰，吳建樂，魯小飛，劉傳梅，沈國輝）
寧波·中國港口博物館是國內(nèi)首個大型專題性港口博物館，項(xiàng)目基地位于北侖區(qū)春曉鎮(zhèn)，緊鄰洋沙山風(fēng)景旅游度假區(qū)。設(shè)計(jì)從海螺中獲取靈感，抽象出一大一小的兩個螺旋體造型，通過可上人的曲線坡道連接形成整體。
寧波•中國港口博物館效果圖
寧波•中國港口博物館建筑東西長240m，南北寬120m，混凝土屋面最大標(biāo)高16.20m，屋面以上為玻璃穹頂和鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)帆，穹頂標(biāo)高35m，風(fēng)帆頂部標(biāo)高58m。該項(xiàng)目主要由港口博物館、國家水下文化遺產(chǎn)保護(hù)寧波基地兩部分組成，總建筑面積4.1萬m2。由于建筑平面雙向超長且體型不規(guī)則，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，在中部設(shè)置一道防震縫(兼作伸縮縫)，將其分為左右兩個結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)體系基本相同，本文著重介紹左側(cè)港口博物館的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)。
港口博物館主體采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)作為水平抗側(cè)和豎向承重的結(jié)構(gòu)體系，各層樓、屋面均采用現(xiàn)澆混凝土梁板結(jié)構(gòu)；螺旋形的殼體屋面和玻璃穹頂均采用鋼框架結(jié)構(gòu)，梁柱為箱形斷面，框架平面外以及環(huán)向均設(shè)置鋼管支撐；出屋面風(fēng)帆的承重結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)采用平面桁架結(jié)構(gòu)。
港口博物館三維計(jì)算模型(主要部分)
建筑外表面為不規(guī)則的螺旋形曲面，外圍框架柱隨建筑表面設(shè)計(jì)成弧形，弧線轉(zhuǎn)折處增設(shè)內(nèi)框架柱；混凝土板面以下各弧形柱采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，斷面為8001200，鋼骨為H7503001622；板面以上采用方鋼管柱，斷面為□7503001622，在節(jié)點(diǎn)處通過構(gòu)造過渡。
（a）建筑剖面
(b) 結(jié)構(gòu)剖面
建筑剖面及結(jié)構(gòu)剖面示意圖
結(jié)構(gòu)構(gòu)造中涉及較多的鋼構(gòu)件與混凝土構(gòu)件的共同作用，相關(guān)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)時，本著受力可靠、傳力直接以及便于施工的原則考慮相關(guān)節(jié)點(diǎn)連接。
典型節(jié)點(diǎn)示意
對于風(fēng)帆體型的建筑，規(guī)范沒有給出其體型系數(shù)的規(guī)定。查詢以往文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)幾乎沒有針對風(fēng)帆體型的研究，只有盧占斌等采用天平測力方法研究“龍脊風(fēng)帆”的阻力系數(shù)，由于天平測力不能提供各位置的體型系數(shù)，因此很難從該文獻(xiàn)中得到參考，需要采用風(fēng)洞試驗(yàn)來獲得該建筑的表面風(fēng)壓。
風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎?:150的幾何縮尺比，由玻璃鋼、有機(jī)玻璃和ABS塑料等材料制作而成，在整個建筑上共布置461個測點(diǎn)，其中在港口博物館的風(fēng)帆上布置141個測點(diǎn)，具體為外表面69個、內(nèi)表面54個和邊緣的18個測點(diǎn)，圓球表示測點(diǎn)位置。該建筑所在地的地貌為A類，在風(fēng)洞中采用尖塔和粗糙元等裝置進(jìn)行模擬。風(fēng)洞試驗(yàn)在浙江大學(xué)ZD-1邊界層風(fēng)洞中進(jìn)行，水平向X軸為第一個風(fēng)向角，按照逆時針方向每隔15°定義一個風(fēng)向角，共24個風(fēng)向角。
博物館的風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>
