建筑结构丨世界上面积最大的会展综合体

建筑结构丨世界上面积最大的会展综合体 中国博览会会展综合体商业中心跨越地铁车站而建 结构体 系采用钢框架支撑筒体 支撑跨两层布置 主体结构通过沿 环形布置的转换桁架传递竖向荷载 最大转换桁架跨度达11 7m 立面支撑根据其受力特点 分别采用常规支撑 屈曲约 束支撑以及屈曲约束钢板剪力墙三种形式 该项目为世界上 面积最大的建筑单体和会展综合体 目前已竣工 1 工程概况 中国博览会会展综合体项目北块 简称中博会 位于上海市 西部 图1 总建筑面积约147万m2 将成为世界上规模最大 最具竞争力的国际一流会展综合体 商业中心E1单体位于 中博会的中心区域 主要功能为商业 餐饮和办公 地下1层 地上7层 总建筑面积约11 1万m2 建筑高度43m 建筑平 面呈环形 内径54 5m 外径83m 中心区域为圆形露天广场 径向轴网将圆环分为44份 轴网间距8 2 局部8 外环柱 间距约12m 内环柱间距约8m 径向柱距9 5m 典型建筑剖 面和平面图见图2 图1 建筑效果图 a 建筑剖面图 b 典型建筑平面图图2 建筑剖面图及典型建筑平面图 E1坐落于地铁二号线终点站徐泾东路站上方 且首层有东西 向和南北向通道贯通 上部结构需转换 该车站为既有线路 终点站 线路为东西走向 地下设备用房面积大 南北向长 度达到78m 图3 虚线部分为下方地铁通道 出于地铁保护 需要 结构转换柱离地铁结构至少3m以上距离 因此 东 西 两侧跨线转换跨度大 最大转换跨度为117m 南 北两侧通 道转换跨度相对较小 转换跨度约36m 转换结构沿建筑内 外立面布置 转换区域总面积达到了建筑平面面积的60 图3 E1平面概况由于转换结构的跨度大 转换结构以上的楼层较 多 故采用钢结构以减小结构自重 同时降低在地铁上方施 工的难度 结构的竖向力体系为侧立面钢桁架与楼面钢板组 合楼板形成的箱形曲梁和框架支撑筒形成的支承结构 结构 的抗侧力体系为框架支撑筒和径向钢框架形成的双重体系 图4 施工现场照片见图5 a 结构模型 b 立面钢桁架与楼 面钢板组合楼板 c 钢框架支撑筒 d 径向钢框架图4 结构竖向力体系图5 施工现场照片 内 外圈支撑筒立面展开图见图6 支撑杆件跨2层连续布置 斜杆倾斜角度为37 62 内圈斜撑与建筑门洞矛盾处设置 钢板墙 根据受力大小 钢板厚度取20 40mm 钢板墙位于 建筑造型之后 不影响建筑立面效果 a 外圈立面展开图 b 内圈立面展开图 c 斜杆跨层布置 d 钢板墙图6 钢框架支撑筒立面展开图2 减震设计2 1 屈曲约束支撑设计为改善结构的延性 提高地震下的楼层耗 能能力 并保护主要的转换构件发生破坏 选取部分支撑采 用了耗能型的屈曲约束支撑 图7 简称BRB 该部分支撑在 竖向荷载作用下受力较小 主要承担地震作用 该部分支撑 屈服可不对主体结构的竖向承载能力产生不利影响 图7 外立面BRB支撑布置屈曲约束支撑按照小震弹性设计 在小 震组合下 BRB的应力比基本接近1 0 目的是使BRB在中震 下能先于转换构件进入屈服 BRB滞回曲线稳定 饱满 具 有正的增量刚度 图8 其屈服承载力 最大压力 最大拉力 均不大于设计极限承载力的1 1倍 最后一级变形第3次循环 的承载力未出现下降 支撑试件的抗震性能满足要求 图8 BRB支撑轴向加载滞回曲线2 2 屈曲约束钢板墙设计 E1内环立面采用交叉斜撑布置后 影响了建筑门洞的布置 为避开门洞 在内环立面的梁柱框架区隔内采用钢板墙代替 斜撑 如图9所示 钢板墙位于2 7层的6个楼层范围内 平面 位置共计8处 分别以W1 W8进行编号 图9 内环立面的钢板墙布置 钢板墙以周边的梁 柱框架为支承边界 为提高其稳定性 沿门洞周边设置支承边界 支承边界处的梁 柱构件采用H 型截面 钢板墙的典型区隔尺寸为2m 2 25m和4m 2 8m 非转换区的钢板墙 编号为W1 W2 W6 W8 采用了屈曲约束 钢板墙 图10 其中W2的芯材钢板厚度为20mm W7与W8 的芯材钢板厚度为16mm W1与W6的芯材钢板厚度为6mm 芯材钢板材性均为Q345B 图10 典型钢屈曲约束板墙的构造 本工程采用的屈曲约束钢板墙的芯材钢板形式见图11 墙板 两侧有局部削弱 仅在上下端部与边框连接 该屈曲约束钢 板一般不承受竖向荷载作用 仅承担单一水平方向的剪力 a 芯材钢板布置 b 钢板墙芯板屈服线示意图11 屈曲约束钢板剪力墙 委托同济大学对本工程的屈曲约束钢板剪力墙 BRW 进行 性能试验 试验加载示意见图12 图12 屈曲约束钢板墙试验加载照片及加载示意 试验整个过程中 钢板墙角部除了有部分混凝土碎屑之外 没有出现撕裂或局部失稳现象 混凝土板没有开裂 说明钢 板墙的连接及面外约束是合理且可靠的 试件按1 100钢板墙 高度的变形往复1次后 其滞回曲线稳定 饱满 具有正的增 量刚度 图13 试件的屈服承载力为设计屈服承载力的0 93 倍 没有出现局部失稳 滑移或撕裂情况 屈曲约束钢板剪力 墙试件的性能满足设计要求 图13 屈曲约束钢板墙的荷载 位移曲线3 结语 限于地铁转换的原因 工程主要为竖向荷载控制 由于本工 程结构的抗侧刚度及承载力均较大 采用了屈曲约束支撑及 屈曲约束