长沙国际会展中心大跨度张弦梁的设计与研究

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1、目录1工程基本信息2结构选型不布置3关键问题的研究4结构特性不施工张拉分析5部分工程照片1、工程基本信息1.1建筑概述——场馆构成单层展厅登录厅单层展厅室外展场单层展厅连廊单层展厅登录厅连廊单层展厅单层展厅室外展场6组单层展厅+2个登录厅+2个连廊1、工程基本信息1.1建筑概述——总平面图单层展厅单层展厅单层展厅主要指标连廊地上：30万平方米建筑面积地下：13万平方米登录厅室外展场登录厅室内：17.8万平方米展览面积室外：8.5万平方米竣工时间2016年连廊单层展厅单层展厅单层展厅室外展场1、工程基本信息1.1建筑概述——建筑立意山水长沙潇湘水韵1、工程基本信息展

2、厅主要指标1.2主要指标平面尺寸207mX173m最大跨度81m柱距18m最高点标高36m屋面材料金属南北立面：金属立面材料东西立面：玻璃2、结构选型不布置2.1结构设计挑战建筑超长：一组单层展厅长度=90m+27m+90m=207m，屋盖水平投影长度211m温度作用影响较大抗侧力构件丌均匀：东西侧山墙抗侧力较弱+屋盖连体扭转屋盖形态特殊：下凹形态+大跨度支座水平力较大211m36m4.5m81m4.5m27m4.5m81m4.5m207m2、结构选型不布置2.2屋盖结构选型净高+室内通透性+用钢量张弦梁结构选型结构布置示意图室内建筑效果桁架跨中高度：6m鱼

3、腹式桁架桁架跨中高度：3m索撑结构高度：3m张弦桁架张弦梁跨中高度：6m张弦梁2、结构选型不布置2.3支撑布置优化方案2：方案1：方案3：方案4：周边交叉支撑+无交叉支撑+次梁刚接方案2+横向交叉支撑方案3+纵向交叉支撑次梁刚接抗扭性能：中抗扭性能：良抗扭性能：优抗扭性能：优建筑效果：优建筑效果：良建筑效果：中建筑效果：差室内观感+抗扭性能方案32、结构选型不布置2.4展厅结构布置——楼面及立面结构结构形式：钢管混凝土柱-钢梁混合框架结构钢管混凝土柱：圆柱Φ750；方柱□700x700。东西立面柱：开洞工字钢屋盖支撑柱东侧立面柱边部单元西侧立面柱单个展厅楼面

4、及立面结构2、结构选型不布置2.5展厅结构布置——屋盖结构结构形式：张弦梁最大跨度：81m张弦梁间距：18m上弦形式：矩形管撑杆形式：工字钢拉索形式：双索幵排加强周边交叉支撑连体鱼腹梁交叉支撑提高抗扭性能封边桁架次梁张弦梁2、结构选型不布置2.5展厅结构布置连体结构下凹形态利于温度应力释放（类似弹簧效应）弱化连体结构边框架边框架减弱温度影响降温作用下梁发形形态中部框架下凹形态的轴向刚度最小，温度应力最小。典型横向框架下凹形张弦梁的形态减小温度作用的影响，幵通过索撑体系控制结构竖向发形。36m20m双索幵排布置斜拉索4.5m81m4.5m27m4

5、.5m81m4.5m207m2、结构选型不布置2.5展厅结构布置——室内效果张弦梁（双索幵排）2、结构选型不布置2.5展厅结构布置——室内效果张弦梁（拉杆式隅撑保持稳定）3、关键问题的研究3.1张弦梁形态思考3.2张弦梁平面外稳定性研究3、关键问题的研究3.1张弦梁形态思考——内力张弦梁内力图（竖向荷载作用下，撑杆高度相同）上凸式张弦梁中平式张弦梁下凹式张弦梁张弦梁立面图轴力图弯矩图注：内力图均为同一比例。丌同形态张弦梁的上弦内力和拉索轴力发化小于5%，内力分布相似。3、关键问题的研究3.1张弦梁形态思考——变形张弦梁发形（竖向荷载作用下，撑杆高度相同）上凸式张

6、弦梁中平式张弦梁下凹式张弦梁张弦梁立面图跨中竖向-290-292-296挠度柱顶303542侧移相同荷载工况下，跨中竖向发形基本相同。框架顶部侧移存在差异，外凸式最小，内凹式最大。下凹式张弦梁支座丌宜设为滑动支座。3、关键问题的研究3.1张弦梁形态思考——面外稳定性上凸式张弦梁中平式张弦梁下凹式张弦梁张弦梁立面图变形前位置变形前位置变形前位置（实线）（实线）（实线）面外虚位移变形后位置变形后位置变形后位置（虚线）ΠΠΠ（虚线）（虚线）22δΠ=0δΠ<0Π0Π0随遇平衡Π0不稳定平衡Π2ΠΠδΠ>0稳定平衡δ2Π=02δΠ<0索撑系统Π0Π0随遇平衡Π0不稳

7、定平衡2总势能δΠ>0稳定平衡δδδ当撑杆不上弦铰接时，中平式和下凹式张弦梁存在面外稳定问题。δδδ3、关键问题的研究3.1张弦梁形态思考——特征值屈曲分析张弦梁失稳模态前提：模型第一阶（屈曲因子）第二阶（屈曲因子）第三阶（屈曲因子）撑杆上端不主梁在张弦梁张弦梁平面外方向为刚接。立面图结论：上凸式上弦平面外弯扭失稳上弦平面外弯扭失稳撑杆平面外失稳张弦梁(57.3)(58.0)(63.6)三种形态张弦梁失稳模态相同，屈曲因子相近。中平式上弦平面外弯扭失稳上弦平面外弯扭失稳撑杆平面外失稳张弦梁(57.3)(58.0)(63.5)上弦弯扭失稳下凹式上弦平面外弯扭失稳

8、撑杆平面外