【工程报导】青岛世界博览城

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[size=16px] 青岛世界博览城位于青岛市黄岛区，处于整个博览城的核心区域，紧邻黄海海面。建筑通过中央十字展廊，将12个独立展厅联系起来，同时展廊空间向周边道路、环境打开，形成开放式布局，让博览建筑成为独具魅力的新型城市景观。[/size]
                       
                        [size=16px] 建筑内在的空间结构形成了外部形态的美学韵律和视觉冲击力，使建筑形象真实而动人。包括展廊与展厅两部分，以中央十字展廊为功能组织核心，南北各布置6个、共12个独立展厅单元（尺寸74.4m×136.4m，采用变标高的空间桁架钢结构）。展廊平面呈十字型布置，东西向长507m，南北向长287m，主拱和次拱方向分别设置两道温度缝，最高点标高为35.0m。[/size]
                       
                        [size=16px] 下部主体结构为混凝土框架体系，地上一层，局部设置一层地下室。十字展廊屋盖结构为预应力索拱结构，索拱平面外顺柱面网壳沿纵向利用高强钢拉杆通长设置交叉支撑，以保障索拱面外的稳定。[/size]
                       
                                        [size=16px] 结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度（0.1g），II类场地土。50年重现期基本风压0.6kN/㎡（用于变形计算），100年重现期基本风压0.7kN/㎡（用于承载力计算），地面粗糙度类别A类。[/size]                                                                                [size=16px] 拱方向跨度为47.46m，矢高为28.75m，矢跨比为1:1.6。次拱方向跨度为31.56m，矢高为19.15m，矢跨比为1:1.6，均属高矢跨比拱形。主次拱沿其纵向，每隔4.5m布置一榀，典型榀主拱如下图所示。[/size]                                                                                [size=16px] 对于拱而言，随着其矢高的逐步增大，水平向抗侧刚度明显减弱，风荷载引起的跨中弯矩剧增，横向风荷载逐渐成为其主要控制荷载工况。本工程进行了多种典型体系对比，最后采用一种新型的三角形柔性撑杆的弦撑式索拱结构。该新体系采用单榀索拱采用钢拱（上弦）+拉杆+拉索（下弦）的空间结构体系。[/size]                                                                                [size=16px] 展廊结构由主拱、次拱、交叉拱、拱间的联系杆和斜拉杆组成，主次拱端设置端拱；每榀索拱结构由钢拱、弦索和两者之间的钢拉杆组成，索拱结构是索和拱组成的一种杂交结构。利用索的拉力或撑杆提供的支承作用以调整结构内力分布并限制其变形的发展，进而有效提高结构的刚度和稳定性。拉索与撑杆相比于传统的桁架杆件，截面更为纤细轻盈，从而营造出通透美观的室内观感，展现结构的自身美。[/size]                                                                                [size=16px] 下弦拉索采用高钒索，采用热铸的索头和调节套筒，钢拱和弦索之间拉杆采用等强钢拉杆，主拱拉杆直径为φ50和φ35，次拱拉杆直径为φ45和φ30，主拱拉索为φ68，次拱拉索为φ56。拱脚根部的斜腹索对索拱结构力学性能改善微弱，且风荷载作用下，索力易松弛。本项目取消了靠近拱脚的区域的斜腹索并替换成刚性撑杆（φ50x4.5）。主拱主要梁截面箱500x300x20x25，次拱主要梁截面400x250x20x25。[/size]                                                                                [size=16px] 设计时进一步探讨了影响此结构形式力学性能的多个关键因素（索桁架顶部结构、网格数量拱脚支座水平刚度、支座是否允许滑动等）。进行了多项专项分析并进行了试验，如索拱稳定分析、施工张拉过程分析、温度分析、索夹节点试验等。对索夹及拱脚进行有限元分析并进行优化，与建筑达到最完美融合。[/size]                                                                                [size=16px] 高雅、轻巧的结构构件，勾勒出整个中央展廊的宏大的场所空间，均匀布置的结构杆件体现出强烈的韵律感，巧妙优化的结构节点，充分融入了整个建筑空间，丰富而不杂乱，同时轻盈的结构系统也减少了对空间的压抑感。[/size]                                                                                [size=16px]作者：中国建筑设计研究院有限公司 孙海林[/size]                                        [size=16px]本文转载自：《空间结构简讯》 第182期[/size]