广州国际会议展览中心结构设计

广州国际会议展览中心结构设计[提要]广州国际会议展览中心建筑面积达40万m2，砼楼面跨度为30×30m，钢屋盖跨度达126.6m，建筑面积及跨度均为国内同类建筑之最，在结构设计中融合了多种新技术。本文结合会展结构设计特点，详述有关设计要点及成果，供同行在同类设计中参考。[关键词]大面积砼结构、大跨度结构、预应力砼结构、钢结构STRUCTUREDESIGNOFGUANGZHOUINTERNATIONALCONFERENCEANDEXHIBITIONAbstract：architecturalareaofGuangzhouInternationalConferenceandExhibitionisabout400,000m2,spanofconcreteflooris30×30m,andspanofsteelroofis126.6m.ThismeansthatarchitecturalareaandstructurespanoftheGICEaretopcomparingwithothersamestructuresinChina.Manynewtechnologieshaveappliedindesignworkandconstruction.Thispaperpresentssomemainpointsandachievementsofdesignforreferencetocolleagues.Keywords：Large-areaconcretestructure；Large-spanstructure；Prestressconcretestructure；Stellstructure一、工程概况广州国际会议展览中心是广州市重点建设项目，位于广州市海珠区琶洲岛，北临珠江，南面为新港东路，东面为科韵路，西面为华南快速干线。其独特的造型、庞大的驱体，甚为壮观，是广州市二十一世纪标志性建筑。广州国际会议展览中心首期用地面积43.9万m2，建筑面积约40.0万m2，包括五大功能区：车库，展厅（包括南面展厅及北面展厅）、珠江散步道（在南北展厅之间），东入口车道（上盖大型钢架）及其它用房。展厅部分（包括珠江散步道）总长度458.5m，总宽度318.2m（图一）。包括架空层及夹层共有七层，架空层主要用作展厅、车库、设备用房，首层及四层为展厅，二层为珠江散步道及商务用房，三层及五、六层为办公及设备用房。屋面顶部高度为39.59m，四层展厅标高为16.00m，东、西侧面各设一车道，大型货车可直上四层展厅，平面及剖面见图一和图二。二、结构选型1、结构体系广州国际会议展览中心设计任务书要求，首层展厅活荷载为50.0kN/m2，净高不小于13.0米。四层展厅活荷载为15.0kN/m2，能通行布展货车，净高不小于8.5m。展厅内柱网不小于27.0×27.0m，根据以上要求，结合本工程高度不大的特点，采用现浇砼框架结构体系，屋盖由于跨度太大而采用钢结构。首层展厅沿南北向（纵向）每隔6.0m需设设备沟，按国际惯例，每个标准展位为3.0×3.0m，据此，确定架空层柱网为6.0×7.5米，沿纵向6.0m，保证每条设备沟下有柱支承，沿横向7.5m（与屋架间距15.0m协调）。首层每个展厅内的柱网均为30.0×30.0m，每个展厅周边柱南北向（纵向）间距为10.0m，东西向（横向）间距为7.5m。二、三层为局部夹层，四层展厅楼面梁跨度达30.0m，采用有粘结预应力钢筋砼楼盖。四层展厅内不设柱，屋盖跨度达126.6m，采用张弦梁（桁架）体系，珠江散步道宽度27.4m，屋盖采用钢桁架体系。2、结构分缝根据建筑使用功能要求，首层分为8个展厅，其中南面5个（A、B、C、D、E），北面3个（F、G、H）（见图一），四层只有南面5个展厅，北面3个展厅在四层处为屋面。每个展厅之间有4.0m宽的分隔通道，建筑专业不希望在展厅内分缝，故此，只能于每个展厅之间的4.0m宽通道处设缝，本工程纵向于④、⑤轴，⑧、⑨轴，eq\o\ac(○,12)、eq\o\ac(○,13)轴、eq\o\ac(○,16)、eq\o\ac(○,17)轴之间，设置了四条缝，横向于1/F、2/F轴之间设置了一条缝，将主建筑物分成10个独立的结构单元，分别为8个展厅及J、K两部分。南面展厅每个单元面积为90×154.7m，北面展厅（包括卡车道）每个单元面积为90×163.5m（见图一）。每个单元的长度和宽度均超过了规范关于设缝长度的限值，应有可靠措施解决砼收缩及温度应力问题[1]。图一首层平面图二A－A剖面三、结构设计1、结构计算异（芹1外）荷载庄本工程结某构计算荷筛载包括自可重、吊挂悉重、活荷集载、风荷按载以及地壳震作用和已温度变化泽等，由于去面积较大毁及跨度较笋大，风荷柿载和温度劫变化对结钳构的影响蒸不可忽视签。懒架空层主而要用作车望库，设备仁用房及一敏般展厅，园展厅要求耻使用荷载肤为骡7.5玩kN/m称2网，设备用啦房使用荷训载按实计商算。按规境范，车库闲部分活荷嫌载葛取惜2.5勒kN/m警2突即可。但属由于首层熄砼折算厚浇度牛为范51c产m祸，其重量梨为测12.7嫂5kN叉/m呜2详，加上脚持手架重量泡和施工荷匆载，其值馋达团15.7织5kN俊/m静2卷，但考虑但到这是临岩时荷载，董故可变荷嗓载分项系神数熊取盛1.史0达，所以计逃算架空层李时，其活娇荷载按霜kN/屋m没2钞计算。密按设计任量务书要求程，首层展闸厅活荷载酿为梅50.0纽kN/劣m推2送，四层展耳厅活荷载宅为仓15k剂N/m清2勉，设计基钓础、柱、盈梁时，按拥规范考虑普了活荷载粒折减，并祝考虑了活图荷载的不忙利组合。壁由于本建沃筑物体形顿特殊，其捉风荷载体网型系数未依知，为了茫确保设计蒸的正确性感。进行玻了联1秒∶雕50屯0妥的模型风御洞试验，熄根据试验恨结果，本促工程外墙踪外表面风荐压分布具陕有矩形外弓形的特点增，故计算辉砼框架结起构的时，风荷格载按一般脑矩形外形逐建筑物计各算。屋面割风载体型带系数变化扰较大，且摔大多数情首况下为吸阵力，某些决接近边缘竞部位其值经达撞-2.9尺1普，按风洞跳试验结果知推算，其讲风振系数误为用1.4裳3芬。风吸力要对张弦梁欢（桁架）凡结构是很沿不利的，写在设计中塑必须重视答[2]辉。肌（踪2新）计算刊对于砼结蝴构部分，李取分缝后锦每一个结何构单元，依用呆TBSA半5.精0糠及本院自钻编的，可炕以考虑活蒙荷载不利衫组合的计废算软件进赞行计算。做取其最不柜利的计算柴结果作为碗设计依据尤。扭屋盖分为甘展厅及珠独江散步道坡两部分，三各自独立怒，在分析挡计算砼结脱构时，将肾屋盖支座投反力（包衬括竖向反三力及水平在反力）作揭为砼柱荷脖载来计算商。士2奉、基础设膏计姨本工程地恰基上层为记杂填土，犁淤泥层和荣砂层，基因岩为砂岩徒或砾岩，脚基岩埋深严差别较大眯，最浅处瘦微风化埋督深汇仅开3.5常m唐，最深处铜强风化顶蛛面鄙为咏22.8尚m灭。最大柱挽下轴科力电4530融0k小N幕，最小柱付下轴翠力难3450普k桑N装。经计算帐比较，采新用高强度逮预应力砼渣管桩可降然低造价及闲缩短工期铜。但有部肝分区域上锤层为淤泥距质土，下为层即转变拔为中或微洋风化岩层洋，不宜采闹用管桩基谊础。最后设决定，在判能施工管起桩的区域巩采用管桩萌基础，持锈力层为强驼风化岩层酬，在不能诱施工管桩应的区域采组用钻孔灌板注桩基础耀，持力层尼为中或微泽风化岩层穗。管桩采兴用效φ柔600×头11纷0殿及兄φ拴500×炭12反5锦两种。按久地质报告咐，分浅桩胸区及深桩岗区，浅桩毒区桩异长叫7方.0~丘12集.0m酬，单桩竖残向极限承稍载力为蠢：扑φ率60撇0脖桩阵，环4400斑K袋N怕，播φ雁50醒0桌桩逮3700足K例N服，深桩区辫桩乒长倒13织.0~豪23.0汽m安，单桩竖伍向极限承测载力纷为暗φ再60卷0夸桩姓5200洪K辅N扑，网φ查50港0哄桩戏4300信K挺N牢。钻孔桩模桩径挺分顿80猪0底、貌120均0抛、干140韵0雨、盛160百0腾、物250绒0谈五种，桩将长近6.0~伤25.0野m榆，单桩竖杜向极限承捕载力幸为网4700争~原7000铃0K糟N勾。为了减黎小两种桩在基础的沉打降差。采亦用了以下绑措施，第做一、管桩欢的承载力蛮适当降低毕；第二、宏管桩最后训三阵锤贯霸入度严格家控制饥在犬20m均m拨以下。沉欠降观测表城明，经过厘采取上述针措施后，歪两种桩基换础的沉降易差别很小令。粒3挤、柱的设楼计衔杆许孕寺五泳齿模锅协结豆绞烂室晋吹铁思每一展厅防横向框架搭见图三，贷由于首层街展位布置搞要求，左富右两侧边舞柱在框架架平面内的汽边长最大饭只能转达阵1.5勒m昏，最后选搂定边柱仪为扛1500篇×150眉0究。经计算净，柱截面帝可满足轴杂压比要求妄，但由于着顶层（标匹高订16.0悔0渣0床楼面）的珍跨度较大降，荷载也沃大，故柱丛顶截面抗争弯能力不雷满足要求斤。经与建剧筑工种协妖商，最后孝采用加大洲柱顶截面席及在柱内屡加设工字疲钢的办法贞来提高边抵柱的抗弯顷能力。具蹲体做法是殊：从标姐高族8.00角0稍开始肃到捐14.0侦0桨0觉，柱截面选在框架平份面内边长队由歪1.5农m压逐渐增大慕到缸2.5疤m午，并于柱念外边缘设垂置疮3勤根束HW25岩0×25梨0薪工字钢（粮见图三及锄图四）。滋图三贪横向框架页示意图端4轿、首层展柿厅设计急首层展厅旨有如下特域点拣：篇a锋、活荷载肥大，租为供50k草N/m愧2便；家b共、纵向每全隔休6.0酿m抵设有泄深教90酸0负，走宽痒60冻0覆的设备沟伤；帅c代、每一结炎构单元面棚积用达醋90×1孩54.7卖m祥；呆d励、柱网较拘小，鸦为镇6×7.株5拔m滴。碧由于有设康备沟，难迈以布置预浙应力钢筋家，但对砼化变形约束文大为减小嘱，故首层尤采用普通贤钢筋砼结勒构，横向贵设置二条互后浇带，茅纵向设置秀一条后浇枯带，把每腹一结构单攻元分俘为叨6坦个区域，三每个区域予约迎为读45.0当×51.斜0戏m拔，后浇带鸦处梁板钢娘筋不断开妖，待主体反砼施工两轧个月后用性高一等级恳的微胀胀语砼浇筑后谷浇带。镇设备沟横正向贯通整贿个展厅，挽故纵向梁炮在设备沟黑处全部被钳截断，无倡法连续，状对结构整副体性及框款架梁受力疼不利，为醒了克服上昨述缺点，们纵向框架幸梁（每页隔门7.5咳m排一根），吗在设备沟固处开挂洞顶600×笑72顽0仅，顶部旦有怜18禾0的高砼，让诉梁面筋连陵续通过。轿另外，为蠢了加强架篇空层柱顶淡与首层楼召面连结，撞在每根柱芬顶设置了脖一座个刘1200设×120草0×35蒸0加柱帽（见裙图五）。权图围四祖蛛粪拖凤岛帜乖查图五绝本层板厌跨查3.0×熊3.75高m饲，板姑厚娘18伯0万，横向框由架梁跨率度扛7.5奉m菌，于设备放沟每边各供设一笨根长300×牛110还0是梁，纵向晴框架梁跨稍度继6.0洒m少，梁截倍面阁400×睛110该0雕，次梁截辣面淹为介400×钢80街0谎。那5污、南面四虑层展厅及较北面展厅以屋面设计珍本层结构道特点如下柜：牛a骄、活荷载抖较大，展汤厅酸为召15.0滨kN/思m裕2尖；没b膨、梁跨度鼓较大，僵达庆30.0炼m赴；赵c刘、每一结碧构单元面窄积较大，贤达庸90×1粮54.7唐m访，登d乘、横向每怪隔粮7.5导m息，纵向每馅隔晶6.0该m爸设怕有驰600×胜600×给60昂0类设备井坚；毙e焰、梁下的枝设备管道溉沿纵向走春。检结合上述唐特点，本于层楼盖采敲用井字梁庸，板跨街为松3.2×友3.3详m大，板厚乱为拐15处0喜，框架梁避截面：横战向猛1800叮×200牺0芝（以便梁专下走设备无管道），资纵和向恒1800捏×250掏0住。一级次旱梁截面乖：摸500×暖150滋0烘，二级次轰梁截面市：帅200×变60荷0味，框架梁板及一级次刷梁按计算搏配置有粘猛结预应力荣筋透[2暴]冶。预应力些筋按计算判采用正反坛抛物线型佩布置，采轿用高强度弹低松驰钢粘绞线，仍=186剪0N/m归m拌2现，设计张多拉控制应陷力荡为岛0.75康，横向（累共三跨，端长方度文90.杯0宿米）一次谱张拉。纵栋向分三次约张拉，中筹部（三跨琴，打长采90.某0概米）一次催张拉，均蓄采用两端歉张拉型式械，在张拉部端设后浇索带，两端桂部再分别煮张拉（图辆六）。锚刻具采远用育Ⅰ粪类锚具，仗张拉端采史用直夹片北锚具，固受定端采柴用付P仅型挤压锚遍具。为了阀防止张拉售端及锚固弊端头砼劈仔裂，图六柔在端头处遥采用螺旋弄筋加强。裹经计算，坡虽然本层于楼面面积秆较大，但贿因柱子稀滋少，约束感不大，故稳砼温度应技力不大撤[1]登。但为了倒安全起见将，二级次屋梁也设置热了直线形母无粘结预缺应力筋，宰以增强砼促抗裂缝能渐力。旨纵向、横新向框架梁孤配筋如图像七所示。图七蔽6杂、南展厅里钢屋盖设笨计望南展厅钢秆屋盖跨度先达朽126.击6宗m淘，采用张枪弦梁（桁界架）结构廉（图七）彻，跨度为摊国内同类挑型结构之栏最，张弦芒梁（桁架围）间拆距聚15.0瘦m洁。该结构府由上部拱喉形桁架，驼下部弦及僻撑杆组成快，拱形桁部架中部高季度营3.0羡m返，端狼部祥2.0浆m仆，整个结谋构（包括锈拱形桁架值、弦及撑犁杆）中部还高丢度算13.0田m辉，端址部盘2.0资m坑。拱形桁泉架由三根贩主杆及腹奔杆组成，查上面两根劣主厌杆冤φ捷457×秒1庄4搜，下面一裕根主杆陈为载φ剧480×该8肚，腹杆必为繁φ修168×袖6稿，所有杆适件连接节翅点均为空落间相贯节心点，钢正材如Q345归B评。下弦采乘用一庸根有33撑7寨φ图7听钢索，抗洲拉强粗度润1570有MP距a笼，下弦索尿与上弦拱麦架之间重用初φ坟325×耳8价撑杆连结四。张弦梁然两支座节柏点采用铸搅钢节点，合一端为固赵定铰支座猛，一端为殊水平滑动蹲支座，支矮承于砼柱硬上。檩条喘跨周度进15.0界m雕，截面枪为晓H500暂×200景×10×恶1明6瘦，水平投挤影檩狂距渴5.0炊m志。为了增并强整个屋握盖的刚度赛，在檩条摆所在平面士内满堂布背置了支撑俊，支撑采丘用甜φ竖219祝×6.馅5伙钢管。应曾用廉3D3陪S闪和沫STRA宪ND7.式0阀分析设计狐软件对钢邻屋盖进行两分析计算灭[芝3胸]唇。图八图九独7耐、珠江散少步道钢屋唐盖设计基珠江散步棒道上钢屋盗盖跨度粗为异49.8叔2浙m钟，一端支召承于砼柱逃上，另一逃端用钢柱碑支承，采择用钢管桁标架（图八猛），桁架协间炒距点15.0俩m逮，桁架宽示度示3.0鹅m份，高壶度瞒2.0撤m选，上弦两确根钢旋管券φ葛406×柴1评6描，下弦一供根钢备管垃φ投450×店1接4糠，上弦平朝面内腹婚杆肯φ耻168×协6恳，连接上饺下弦腹杆军为抢φ妖168×事6弊及维φ伙219×视9地，腹杆与妄弦杆连接市节点采用