哈尔滨国际会议展览体育中心主馆钢结构设计

哈尔滨国际会议展览体育中心

主馆大跨钢结构设计范峰博士、教授博士生导师哈尔滨工业大学空间结构研究中心2006年8月哈尔滨工业大学土木工程学院一、工程概况

总建筑面积44万m2，是集会议、展览和体育功能于一体的综合型公共设施哈尔滨国际会议展览体育中心中央主馆会议中心5万人体育场中央主馆外观展览大厅、训练馆、万人体育馆相连成一体主馆结构平面总布置图总长度为618m,宽为128m（主跨大厅）+20m(附属玻璃长廊)

中部由相同的35榀128m跨的张弦桁架覆盖，桁架间距为15m，展览大厅结构布置图二、主要结构形式介绍5道纵向刚性支撑+沿周边布置的平面交叉支撑组成支撑系统结构透视图人字形摇摆柱混凝土刚性柱支承张弦桁架下弦拉索张弦桁架结构简图前端的人字形摇摆柱和后端的刚性柱支承人字柱既可以传递竖向力，又提供足够强大的纵向刚度玻璃幕墙的支撑桁架（抗风柱）上端与张弦桁架连接在一起，仅传递水平向力，竖直向不传力展览大厅内景人字形柱展览大厅内景展览大厅内景上弦杆件：фф480X24下弦杆件：фф480X12~ф480X24桁架弦杆与腹杆间间为相贯焊接连接接材质为Q345B张弦桁架拉索：439ф7拉索为高强度低松松弛镀锌钢丝束，，抗拉强度为1570Mpa拉索锚具采用40Cr钢。构件截面及材质桁架构造特点拉索锚固端节点设设置在桁架的形心心处，使得拉索中中的拉力由相交与与一点的5根桁架架腹杆直接传递到到桁架弦杆上，传传力路径直接，简简化了拉索锚固端端节点的构造拉索撑杆与拉索垂垂直，便于撑杆位位置的稳定，也较较大地减少拉索在在撑杆间的预应力力损失为了方便现场施工工，张弦桁架与摇摇摆柱，桁架与纵纵向支撑间的连接接大量采用了销栓栓式连接张弦桁架中的一些些受力复杂的关键键节点采用铸钢件件，节点处避免产产生了的复杂焊接接温度应力张弦桁架部分节点点构造部分铸钢节点部分节点细部部分节点细部三、结构分析与设设计荷载基本参数基本雪压：0.5kN/m2雪荷分布系数(考考虑积雪效应)：：1.6基本风压：0.65kN/m2风振系数：1.2体型系数分区确定初始预张力由于结构形式的特特点，初始预张力力对张弦桁架的内内力和初始变形影影响较大综合考虑以下因素素确定初始预张力力应1.在各可能工况况下，索应保持拉拉力，且不超过规规定的应力比2.过小的预张力使使索不能拉直3.过大的预张力力使索张拉施工不不便4.不应产生过大大的反拱值。经过方案分析比较较后，最终确定初初始预张力为177t。荷载工况：<1>恒+活+左+正温<2>恒+活+右+正温<3>恒+活+左+负温<4>恒+活+右+负温<5>恒+吸<6>恒+活<7>恒+活+正温工况六（恒+活））：内力及位移前五阶振型周期(s):1.1.553232.1.440983.1.394954.0.650415.0.62403振型与周期第一阶振型第二阶振型第三阶振型第四阶振型第五阶振型分析结果桁架中最大受压杆件为接近两端支座的的下弦杆，压应力值为199Mpa，最大受拉杆件为为拉索锚固节点连连接的斜腹杆，拉应力值为226Mpa。桁架上下弦杆的的受力较均匀拉索中的最大拉应应力为601Mpa，最大应力比为0.38，拉索的材料强度度已充分利用。桁架跨中最大初始始反拱值为98.8mm，最大水平位移为为240.8mm，结构柱顶水平侧侧移比值（Δ/h）为1/124。桁架最大挠度在桁桁架跨中节点，为为519.2mm，挠跨比（f/L）为1/246。可以看出结构水平平及竖向刚度均偏偏柔，结构截面选择是由刚度控制制的水平侧移及竖向挠挠度均稍有超出规规范限值。在无风荷作用时结结构不利，风荷向向上较大的吸力抵抵抗部分竖向恒荷荷和活荷，对结构构是有利的；温度作用对结构竖竖向挠度影响不大大，对水平侧移有有影响，正温不利利，负温有利，由由于前端摇摆柱起的作用，温度作作用对构件内力影响很小幕墙支撑桁架与张张弦桁架的连接措措施，大大减小了了主体结构传递过过来的水平推力时程响应分析结果果表明：地震作用用对结构设计计不起控制制作用张弦桁架折合重量量：四、施工过程控制制施工阶段划分1.在胎架上进行桁架架整体拼装2.开始张拉钢索，使使桁架脱模、反拱拱，并达到初始预预张力3.安装屋面檩条及支支撑系统4.桁架安装就位5.玻璃幕墙的支撑桁桁架（抗风柱）上上端与张弦桁架连连接固定结构分析时，按照照以上典型施工阶阶段分别进行分析析预应力施加及内力力监控确保索中施加的预预应力值与设计值值一致在各施工阶段要对对一些受力较大杆杆件的内力，控制制点的节点位移，，索中的拉力值进进行监控。桁架位移控制点的的分布图设置水平、和竖直直位移传感器在关键部位杆件中中粘贴应变片监控控杆件轴应力及弯矩引起的次应力；在拉索张拉端设设置压力传感器监测索的拉力值，，同时要监测索的拔出量。监控时要对结构内内力与节点位移进进行双控只有这些监测结果果与设计值接近，，才可以进行下一一阶段的施工。桁架施加预应力的的整体稳定验算张弦桁架在实际使使用中，平面外有有很强的支撑系统统，可以保证其整整体稳定性。对桁架施加预应力力和桁架单榀吊装装时，这些支撑都都是不存在的,这这时需要对张弦桁桁架的稳定性进行行校核利用ANYSY软软件的EIGENBUCKLING功能对张弦弦桁架的进行了弹弹性屈曲分析。在在保证结构自重不不变的情况下，加加大索的预拉力。。张弦桁架到第一一、二屈曲模态时时索的拉力分别为为1310t和1346t，而索索实际初张拉设计计值为177t施加预应力张弦桁桁架第一曲屈模态态图Pcr1=1310t施加预应力张弦桁桁架第一曲屈模态态图Pcr2=1346t施工现场施工现场施工现场施工现场施工现场五、索支承玻璃幕幕墙展厅前端玻璃幕墙墙两端山墙玻璃幕墙墙玻璃连廊单层索支承玻璃幕幕墙单索幕墙细部节点点六、总结1.对于大跨度及超大大跨度结构，尽可可能采用一些专用用连接构造，使得得实际结构与分析析模型接近，并且且使得结构传力路路线简洁、明确。。2．大跨度结构的设计计往往由结构刚度度控制，对于大跨跨度结构的刚度在在设计时应格外关关注。3．和本项目类