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中國(guó)“生態(tài)廊”玻璃采光頂和幕墻設(shè)計(jì)與施工(一)

2010-07-06 14:34:44 作者: 來(lái)源:中國(guó)金屬結(jié)構(gòu)網(wǎng) 我要評(píng)論0

第一幕墻網(wǎng) 】   《摘 要》:本文通過(guò)中國(guó)三峽博物館“生態(tài)廊”的設(shè)計(jì),介紹了采用空間鋼桁架和預(yù)應(yīng)力拉索桁架組合的夾板式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)體系和具有生態(tài)節(jié)能的空間雙曲采光頂。

  《關(guān)鍵詞》:空間鋼桁架 預(yù)應(yīng)力拉索桁架 幕墻結(jié)構(gòu)體系 節(jié)能環(huán)保 裝飾藝術(shù)

  一、工程概況
  重慶中國(guó)三峽博物館是國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)的現(xiàn)代化大型博物館(見(jiàn)圖一),位于重慶市人民大禮堂中軸線西端地塊上。與正對(duì)面重慶市人民大禮堂及中間重慶市人民廣場(chǎng)共同組成"三位一體"的城市標(biāo)志性建筑群,是對(duì)外開(kāi)放的重要窗口,國(guó)際間文化交流的主要舞臺(tái),也是新的文化旅游景點(diǎn)。本工程總建筑面積42497平方米,地面以上高度25.200米!吧鷳B(tài)廊”區(qū)位于建筑的正入口處,空中俯視如一輪彎月,正視如一帽檐。整個(gè)“生態(tài)廊區(qū)”包括斜向采光頂及外立面玻璃幕墻,完全是現(xiàn)代建筑技術(shù)的產(chǎn)物。


圖一 重慶中國(guó)三峽博物館
  二、“生態(tài)廊”結(jié)構(gòu)支承體系
  博物館“生態(tài)廊”傾斜角度為35度左右。平面直線長(zhǎng)124米,弧長(zhǎng)152米,中間最寬處約15米,高度7.6米-23.6米。為一空間曲面玻璃采光頂,其支承結(jié)構(gòu)采用空間鋼桁架和預(yù)應(yīng)力拉索桁架組合而成!吧鷳B(tài)廊”頂部有14榀斜向梭形空間鋼桁架(見(jiàn)圖二、三),上下兩弧形空間三角鋼桁架組成封閉月牙形,中間設(shè)計(jì)兩道弧形平面鋼桁架。在上下鋼桁架間布置斜向魚腹形預(yù)應(yīng)力索桁架(見(jiàn)圖四)。


圖二 結(jié)構(gòu)平面布置圖
  采光頂頂部荷載傳力路徑為:玻璃面板-索桁架―弧形鋼桁架―梭形鋼桁架―主體結(jié)構(gòu)!吧鷳B(tài)廊”立面為全玻璃幕墻,水平荷載由玻璃肋承擔(dān),重力荷載由吊掛玻璃肋傳遞由上部的三角鋼桁架承擔(dān)。


圖三 梭形鋼桁架剖視圖      圖四 魚腹形索桁架剖視圖
  三、“生態(tài)廊”的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算
  1、魚腹形索桁架結(jié)構(gòu)分析計(jì)算
  1.1、計(jì)算模型
  魚腹形索桁架是用索來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的鋼桁架,施加預(yù)應(yīng)力使拉索在整個(gè)受力過(guò)程中始終受拉,通過(guò)設(shè)計(jì)成魚腹形來(lái)抵抗正負(fù)風(fēng)壓。用美國(guó)分析軟件ANSYS中的link10拉桿單元模擬拉索和link8單元來(lái)模擬中間的懸空桿建模(四榀鋼桁架作為支點(diǎn)約束見(jiàn)圖五)。

圖五 魚腹形索桁架模型圖      圖六 正風(fēng)壓時(shí)總位移

  1.2、魚腹形索桁架計(jì)算結(jié)果分析
  a、索桁架最大水平位移位移9.328mm, 最大豎向位移11.661mm,最大總體位移為14.278mm。見(jiàn)圖六。
,滿足規(guī)范要求。
  b、φ14拉索拉力最大拉力為21.741kN,滿足強(qiáng)度要求。

  2、空間鋼桁架結(jié)構(gòu)分析計(jì)算
  2.1、計(jì)算模型
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