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形柱展览大大厅内内景展览大大厅内内景上弦杆杆件：：ф480X24下弦杆杆件：：ф480X12~ф480X24桁架弦弦杆与与腹杆杆间为为相贯贯焊接接连接接材质为为Q345B张弦桁桁架拉拉索：：439ф7拉索为为高强强度低低松弛弛镀锌锌钢丝丝束，，抗拉拉强度度为1570Mpa拉索锚锚具采采用40Cr钢。构件截截面及材质质桁架构构造特特点拉索锚锚固端端节点点设置置在桁桁架的的形心心处，，使得得拉索索中的的拉力力由相相交与与一点点的5根桁架架腹杆杆直接接传递递到桁桁架弦弦杆上上，传传力路路径直直接，，简化化了拉拉索锚锚固端端节点点的构构造拉索撑撑杆与与拉索索垂直直，便便于撑撑杆位位置的的稳定定，也也较大大地减减少拉拉索在在撑杆杆间的的预应应力损损失为了方方便现现场施施工，，张弦弦桁架架与摇摇摆柱柱，桁桁架与与纵向向支撑撑间的的连接接大量量采用用了销销栓式式连接接张弦桁桁架中中的一一些受受力复复杂的的关键键节点点采用用铸钢钢件，，节点点处避避免产产生了了的复复杂焊焊接温温度应应力张弦桁桁架部部分节节点构构造部分铸铸钢节节点部分节节点细细部部分节节点细细部三、结结构分分析与与设计计荷载基基本参参数基本雪雪压：：0.5kN/m2雪荷分分布系系数(考虑积积雪效效应)：1.6基本风风压：：0.65kN/m2风振系系数：：1.2体型系系数分分区确定初初始预预张力力由于结结构形形式的的特点点，初初始预预张力力对张张弦桁桁架的的内力力和初初始变变形影影响较较大综合考考虑以以下因因素确确定初初始预预张力力应1.在各可可能工工况下下，索索应保保持拉拉力，，且不不超过过规定定的应应力比比2.过小的的预张张力使使索不不能拉拉直3.过大的的预张张力使使索张张拉施施工不不便4.不应产产生过过大的的反拱拱值。。经过方方案分分析比比较后后，最最终确确定初初始预预张力力为177t。荷载工工况：：<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+正温工况六六（恒恒+活）：：内力力及位位移前五阶阶振型型周期期(s):1.1.553232.1.440983.1.394954.0.650415.0.62403振型与与周期期第一阶阶振型型第二阶阶振型型第三阶阶振型型第四阶阶振型型第五阶阶振型型分析结结果桁架中中最大受受压杆杆件为接近近两端端支座座的下弦杆杆，压应应力值值为199Mpa，最大受受拉杆杆件为为拉索索锚固固节点点连接接的斜腹杆杆，拉应应力值值为226Mpa。桁架上上下弦弦杆的的受力力较均均匀拉索中中的最最大拉拉应力力为601Mpa，最大应应力比比为0.38，拉索索的材材料强强度已已充分分利用用。桁架跨跨中最最大初初始反反拱值值为98.8mm，最大水水平位位移为为240.8mm，结构柱柱顶水水平侧侧移比比值（Δ/h）为1/124。桁架最最大挠挠度在在桁架架跨中中节点点，为为519.2mm，挠跨比比（f/L）为1/246。可以看看出结结构水水平及及竖向向刚度度均偏偏柔，，结构构截面面选择是是由刚刚度控控制的的水平侧侧移及及竖向向挠度度均稍稍有超超出规规范限限值。。在无风风荷作作用时时结构构不利利，风风荷向向上较较大的的吸力力抵抗抗部分分竖向向恒荷荷和活活荷，，对结结构是是有利利的；；温度作作用对对结构构竖向向挠度度影响响不大大，对对水平平侧移移有影影响，，正温温不利利，负负温有有利，，由于于前端端摇摆柱柱起的作作用，，温度度作用用对构构件内内力影响很很小幕墙支撑桁桁架与张弦弦桁架的连连接措施，，大大减小小了主体结结构传递过过来的水平推力时程响应分分析结果表表明：地震震作用对结结构设计计不起控制制作用张弦桁架折折合重量：：四、施工过过程控制施工阶段划划分1.在胎架上进进行桁架整整体拼装2.开始张拉钢钢索，使桁桁架脱模、、反拱，并并达到初始始预张力3.安装屋面檩檩条及支撑撑系统4.桁架安装就就位5.玻璃幕墙的的支撑桁架架（抗风柱柱）上端与与张弦桁架架连接固定定结构分析时时，按照以以上典型施施工阶段分分别进行分分析预应力施加加及内力监监控确保索中施施加的预应应力值与设设计值一致致在各施工阶阶段要对一一些受力较较大杆件的的内力，控控制点的节节点位移，，索中的拉拉力值进行行监控。桁架位移控控制点的分分布图设置水平、、和竖直位位移传感器器在关键部位位杆件中粘粘贴应变片片监控杆件件轴应力及弯矩引起起的次应力；在拉索张张拉端设置置压力传感器器监测索的拉拉力值，同同时要监测测索的拔出量。监控时要对对结构内力力与节点位位移进行双双控只有这些监监测结果与与设计值接接近，才可可以进行下下一阶段的施工工。桁架施加预预应力的整整体稳定验验算张弦桁架在在实际使用用中，平面面外有很强强的支撑系系统，可以以保证其整整体稳定性性。对桁架施加加预应力和和桁架单榀榀吊装时，，这些支撑撑都是不存存在的,这时需要对对张弦桁架架的稳定性性进行校核核利用ANYSY软件的EIGENBUCKLING功能对张弦弦桁架的进进行了弹性性屈曲分析析。在保证证结构自重重不变的情情况下，加加大索的预预拉力。张张弦桁架到到第一、二二屈曲模态态时索的拉拉力分别为为1310t和1346t，而索实际初初张拉设计计值为177t施加预应力力张弦桁架架第一曲屈屈模态图Pcr1=1310t施加预应力力张弦桁架架第一曲屈屈模态图Pcr2=1346t施工现场施工现场施工现场施工现场施工现场五、索支承承玻璃幕墙墙展厅前端玻玻璃幕墙两端山墙玻玻璃幕墙玻璃连廊单层索支承承玻璃幕墙墙单索幕墙细细部节点六、总结1.对于大跨度度及超大跨跨度结构，，尽可能采采用一些专专用连接构构造，使得得实际结构构与分析模模型接近，，并且使得得结构传力力路线简洁洁、明确。。2．大跨度结构构的设计往往往由结构构刚度控制制，对于大大跨度结构构的刚度在在设计时应