石家庄国际会展中心

正定新区项目周边项目效果项目整体建筑规模用 地 面 积64.4 公顷总建筑面

积35.6 万平方米地上建筑面积22.4 万平方米地下建筑面积13.2 万平方米高度(米)尺寸(米)标准展厅A(2个展厅)28.65198×137.5标准展厅C(2个展厅)28.65198×137.5标准展厅E(3个展厅)28.65306×137.5大型展厅D(1个展厅)30.80174×135会议中心B(地上两层)32.67长度648展厅建筑特点&结构体系展厅建筑特点连续悬山式屋顶大面积无柱空间构件截面小，视线通透展厅结构体系——纵向索通过竖杆支撑横向索的双向悬索结构横向：次索，直接承担屋面荷载纵向：主索，承担次索传来的荷载展厅建筑特点&结构体系横向：屋面次索，直接承担屋面荷载。跨度108米。次索跨度108米主悬索跨度105米纵向：主悬索，承担次索传来的荷载。跨度105米。展厅建筑特点&结构体系展厅完整模型-A/C施工过程中的主索现场照片&效果图现场照片&效果图展厅结构体系的选取-索结构的特点通过改变索的布置方式，索结构能适应各种建筑平面形状。索结构具有受力效率方面的优势，是一种合理高效的大跨结构形式。适用性经济性索结构很容易形成单向、双向、下凹、上凸等曲面造型。构件截面相对较小，比较容易产生“轻、薄、透”的建筑效果。展厅结构体系的选取-横向适用性建筑造型连续悬山式屋顶结构造型屋面在荷载作用下形状为悬链线结构体系索结构是最自然、合理、高效的实现形式跨度108米杆拉展厅结构体系的选取-横向适用性建筑造型形成屋脊即可展厅结构体系的选取-横向适用性建筑造型形成屋脊即可可选结构体系沿屋脊只有两根柱子，跨度105m，可选立体桁架结构、索结构等确定结构体系索结构满足建筑内部视觉通透性效果主悬索跨度105米展厅结构体系的构建纵向索通过竖杆支撑横向索的双向悬索结构主索A形柱次索展厅结构体系的构建横向采用索桁架，横向总长度为198米，索跨度为108米。108m198m横向索桁架展厅结构体系的构建纵向采用主悬索承担竖杆传来的竖向荷载，纵向总长度为135.6米，主悬索跨度为105米。105m135.6m纵向主悬索展厅结构体系的构建荷载传力路径TFhFhTFvFvTFcbFcl边拉索边柱竖杆竖杆竖向荷载传递——次索屋面次索屋脊（索支点

)檩条屋檐（索支点

)次索的传力路径竖向荷载→屋面板→檩条→次索竖向力传给竖杆竖杆没有侧向刚度，不能提供水平反力水平反力由边拉索和边柱提供，用来和次索内力形成力偶，抵抗力矩次索-稳定索的设置单层索系，半跨活荷载作用，变形大索桁架，半跨活荷载作用，变形小设置稳定索有4方面的作用：防止承重索在风荷载的作用下卸载增强屋面结构抵抗不均匀荷载的能力设置稳定索有4方面的作用：防止承重索在风荷载的作用下卸载增强屋面结构抵抗不均匀荷载的能力单层索系，第一阶自振周期长，5.3s索桁架，第一阶自振周期短，2.4s增大屋面结构的整体刚度本结构中，

稳定索还为主承重结构和受压竖杆下端提供约束脉动风的卓越周期在1分钟左右；索结构屋面的基本周期在几秒这个数量级。因此，屋面的面外刚度越弱，基本周期越长，风振响应就越大。次索-稳定索的设置竖向荷载传递——竖杆次索向主索传力主索的索形近似为悬链线，但主索方向需要形成屋脊次索通过竖杆和主索连接，竖向力通过竖杆传递需要保证竖杆在各种工况下不偏离初始位置基于双向索互为支撑实现竖杆-保持位置稳定竖向荷载传递——主索主索的传力路径竖杆的力传给主悬索因建筑要求，将端斜索改为端拉索，添加水平力自平衡杆竖向力传给A形柱端拉索和水平力自平衡杆的合力用来平衡主悬索内力竖杆主悬索A形柱端拉索端斜索水平力自平衡杆竖杆上部固定杆竖杆下部固定杆Fvi

(竖杆传来的竖向力)A形柱端拉索竖杆传来的屋面索力1Fv1

TFh2T2Fh1Fv2T2FhFv需要保证自平衡杆的受压稳定性主索-解决受压自平衡杆稳定问题的思路水平荷载传递——纵向纵 向 水 平 荷 载水 平 交 叉 撑柱间支撑柱间支撑柱间支撑柱间支撑基 础水平荷载传递——横向横向横 向 水 平 荷 载基 础屋面索桁架经过A形柱位置屋面索桁架不经过A形柱位置A形柱A形柱A形柱拉索和立柱拉索和立柱防连续倒塌设计思路主索防连续倒塌设计如果主索失效防连续倒塌设计思路次索防连续倒塌设计如果次索失效卸货通道设计问题来源卸货通道上方无屋面，索全长荷载分布不均匀，自然状态下索无法维持悬链线形状卸货通道设计问题来源卸货通道上方无屋面，索全长荷载分布不均匀，自然状态下索无法维持悬链线形状解决原理用相同的外力代替索内力，不影响悬链线的线型解决方法用定形索及竖拉杆维护卸货通道处索的形状PhPvP定形索竖拉杆结构设计复杂性的一种解释结构设计复杂性预估结果和实际结果必然存在差异，结构设计需要将差异控制在保证安全的范围内。对于不同结构而言，控制差异的难度是不同的。对于索结构，控制预估结果和实际结果的差异的难度很大。结构方案 方案论证合理可靠的传力路径分析计算满足要求的内力和变形预估结果建造安装结构成形荷载作用内力和变形实际结果设计过程建造过程展厅结构分析计算难点纵向索支撑横向索的双向悬索结构1、纵向主悬索，横向屋面次索。2、刚性压杆在索之间传力。3、纵向、横向相互影响。4、一般索的固定端在刚性支座上，该项目次索的固定端(承受压力的竖杆)在索上。核心难点：影响因素多且相互耦联索结构刚度是变化的大变形和几何非线性索结构的冗余度较小各施工状态结构成立主索和次索相互影响耦联因素1：索结构刚度是变化的传统刚性结构的刚度材料构件连接与约束构件的几何形状传统刚性结构的刚度结构从构件的连接与约束、构件的几何形状和材料中获取刚度。弹性范围内，小变形假定，构件的几何形状不发生变化。构件的连接方式和材料不会发生变化。刚性结构的刚度是确定的，不随受力的改变而发生变化。耦联因素1：索结构刚度是变化的传统刚性结构的刚度材料构件连接与约束构件的几何形状内力柔性结构的刚度柔性结构的刚度结构从构件的连接与约束、构件的几何形状、材料和内力中获取刚度。外荷载和内力都会导致结构几何形状的变化。几何形状和内力都会发生变化，导致柔性结构的刚度改变。在弹性范围内，刚性结构的刚度基本不变，而柔性结构的刚度会发生变化。这是二者的本质区别，是柔性结构的关键难点，也是设计工作的最主要、最核心的思考点。耦联因素2：大变形与几何非线性传统刚性结构小变形假定结构变形对初始形状的影响可忽略始终在初始形状上建立平衡关系荷载效应可线性叠加柔性结构大变形结构变形对初始形状的影响不能忽略必须在变形后的形状上建立平衡关系荷载效应不再满足线性叠加原则耦联因素2：大变形与几何非线性“非线性”指的是什么？“非线性”是指力和位移不成正比，即结构刚度是变化的。“非线性”带来哪些问题？荷载效应不能叠加。对结构刚度的理解主要基于刚性结构建立，刚性结构的刚度是不发生变化的；“非线性”意味着结构刚度不断变化，对理解柔性结构造成了很大阻碍。为结构计算（仅就计算方法而言）过程和技巧带来难度。没有发达的分析计算软件条件下，索结构难于设计。对复杂计算的技巧性把握，需要熟练的掌握软件的使用方法，同时具有较高的力学基础，判断操作方向。关注哪种“非线性”？材料处于弹性范围内，不考虑材料非线性，只考虑几何非线性。材料应变小，不考虑大应变，只考虑大变形导致的几何非线性。耦联因素3：索结构的冗余度较小索只能受拉不能受压，提供的约束数量比刚性杆件少。耦联因素3：索结构的冗余度较小索结构尤其应该关注抗连续倒塌设计。当某根索失效时，结构整体仍应成立。通过设置竖杆上部固定杆和屋檐桁架提高展厅结构抗连续倒塌能力。端拉索失效时，竖杆上部固定杆压力增大，保证主悬索结构不发生连续倒塌。耦联因素3：索结构的冗余度较小失效前，A形柱顶端Y向位移为17.62mm。失效后，A形柱顶端Y向位移为92.85mm。端拉索失效导致A形柱顶端的纵向位移为75.33mm，为A形柱高度的1/408，结构未出现塑性铰。因此，竖杆上部固定杆可以保证端拉索失效时整体结构的安全性。端拉索失效前端拉索失效后耦联因素3：索结构的冗余度较小边拉索失效时，屋檐桁架将原本由失效边拉索承担的力传递给其余边拉索，保证次承重结构不发生连续倒塌。耦联因素3：索结构的冗余度较小失效前，边柱顶端X向位移为-5.02mm。失效后，边柱顶端X向位移为51.92mm。边拉索失效导致边柱顶端的横向位移为56.94mm，为边柱高度的1/316，结构未出现塑性铰。因此，屋檐桁架可以保证边拉索失效时整体结构的安全性。边拉索失效前边拉索失效后耦联因素4：各施工状态结构成立时间结构状态011时间01结构状态1柔性结构关注点刚性结构关注点耦联因素4：各施工状态结构成立柔性结构——必须进行施工模拟关注从“0”到“1”的全过程，计算分析从建筑安装起步就开始。施工过程中，随着力的变化，刚度不断变化，形状（位移）不断变化。要求施工中准确判断不同状态下的结构内力和变形，判断结构在此状态下是否成立。结构构件经历了极大的机构位移与一定程度的弹性变形，最终达到设计的形态和内力。施工过程对结构的最终特性有决定性的影响。不同的施工过程可能得到形态相同、预应力不同的结构，最终结构的性能不同。传统刚性结构关注状态“1”，计算分析从施工成形后的结构开始。结构构件通常一次安装到位。耦联因素4：各施工状态结构成立核心施工逻辑不能改变核心施工逻辑：安装胎架→次索施工→主索施工→拆除胎架竖杆平面外稳定性由次索和稳定索提供，次索基本成形前，竖杆无法将荷载由次索传给主索。次索施工时，需采取措施防止竖杆平面外位移过大。次索提供约束稳定索提供约束耦联因素4：各施工状态结构成立确定施工顺序的核心逻辑有利于快速确定施工模拟时的施工顺序。序号主要施工步骤①安装固定主承重结构和边柱钢结构②牵引提升、安装主悬索③牵引提升、安装次承重结构索系④安装定形拉杆⑤张拉次承重结构索系⑥张拉主悬索⑦安装檩条和重型屋面板施工步骤的排列组合方式5040种删除明显不合理的施工顺序30种确定施工顺序的核心逻辑12种耦联因素4：各施工状态结构成立施工方案要保证设计意图的实现主悬索被动张拉竖杆上部固定杆轴压力很大，水平力平衡杆轴压力较小，主悬索的拉力没有有效地传递给端斜索和端拉索。竖杆位移过大，无法保持竖直位置。不符合设计意图。主悬索主动张拉竖杆上部固定杆轴力很小，水平力平衡杆的轴压力较大，端斜索和端拉索内力较大。竖杆位置可控。符合设计意图。耦联因素5：主索和次索互相影响需要保证竖杆在各种工况下不偏离初始位置耦联因素5：主索和次索互相影响控制主索和次索的相互影响边拉索边拉索施加预应力，尽量消除屋脊横向水平位移；控制次索对主索位置和受力的影响。同时保证竖杆的位置稳定。分析过程复杂、计算量大①

建模复杂、繁琐使用参数化的原因②

分析复杂③

数据处理难度大、工作量大④

需要多次数据交换构件单元多，建模工作量大索结构建模需要找形，手工操作困难构件之间逻辑复杂，相互依赖几何模型→SAP2000分析模型SAP2000模型→ABAQUS模型风荷载复杂，风洞试验数据处理难度大计算结果提取工作量大分析工况多、荷载组合多根据分析结果，反复调整优化结构设计需要进行施工模拟分析设计效率设计质量不采取参数化技术很难在规定时限内完成参数化技术提高效率，将精力