哈爾濱知名地產(chǎn)茂室內(nèi)滑雪場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)解析

1、哈爾濱萬(wàn)達(dá)茂室內(nèi)滑雪場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)解析1. 超長(zhǎng)超大跨度建筑作為全球最大室內(nèi)滑雪場(chǎng)，最大鞋長(zhǎng)為487米(迪拜為400米)，最大鞋寬為150米(迪拜為60米)，屬于超長(zhǎng)超大跨度結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)奧妙之一：為避免結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，將鞋體分為三段分別設(shè)計(jì)及制作，并與其周圍的商業(yè)裙房脫開(kāi)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)受力的復(fù)雜性。也應(yīng)了最近流行的網(wǎng)路佳句“復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單做，你就是專家”。其中東區(qū)是三區(qū)中最為復(fù)雜和獨(dú)特的部分，他是冰舞鞋雋秀的鞋跟!東區(qū)滑道層樓面結(jié)構(gòu)僅由2根V型巨柱支撐，側(cè)面大桁架及屋面結(jié)構(gòu)均支撐在滑道層樓面上。巨型柱跟部中心尺寸13.5米，樓面桁架結(jié)構(gòu)中心線間距為10米，屋面桁架結(jié)構(gòu)中心線間距為8米。西區(qū)和中區(qū)為橫向桁架

2、，縱向框架的結(jié)構(gòu)體系，上部鋼結(jié)構(gòu)可以看成無(wú)柱間支撐的門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)體系，下部混凝土為框架結(jié)構(gòu)。2. 獨(dú)特的流線造型順應(yīng)滑雪功能的需要，她擁有異形流線的曲線造型。并運(yùn)用超細(xì)鞋跟設(shè)計(jì)，形成一只有高度有風(fēng)度極具魅力的冰舞鞋。但同時(shí)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的難點(diǎn)，質(zhì)量中心和剛度中心距離較大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，受扭嚴(yán)重，成為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則體系。結(jié)構(gòu)奧妙之二：通過(guò)調(diào)整巨柱位置,減小巨柱間距，來(lái)減小質(zhì)量中心與剛度中心之間的距離，使偏心率由0.25減小為0.14，滿足0.15的規(guī)范要求。這與高跟鞋品牌Jimmy Choo有異曲同工之處，都是“穿著不會(huì)痛的高跟鞋”。3. 最高單層大跨度建筑總建筑高度為119.66米，單單鞋跟的高

3、度就有87米，總高超過(guò)了“神舟十號(hào)”飛船和火箭總裝廠房的93.5米，相當(dāng)于40層大樓的高度，戴上了亞洲最高的單層建筑的桂冠。這種特殊類型的高層建筑給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝帶來(lái)了極大的困難。首先，雪道最大高差達(dá)到了87米，兩側(cè)水平剛度差異很大，117米超長(zhǎng)雪道樓面存在近30度的傾角，樓板設(shè)計(jì)難度很大。結(jié)構(gòu)奧妙之三：通過(guò)MidasGen通用有限元程序?qū)前暹M(jìn)行應(yīng)力仿真模擬和分析，在重力荷載作用下，樓面板和樓面梁不僅存在彎矩引起的平面外拉應(yīng)力，還存在較大的平面內(nèi)拉應(yīng)力，為此樓板增設(shè)配筋抵抗這部分拉應(yīng)力。這讓我想起穿高跟鞋久了腳會(huì)有種隱隱的拉痛感，你有木有呢。第二，結(jié)構(gòu)總用鋼量約為4.2萬(wàn)噸，超過(guò)鳥(niǎo)巢的用鋼量

4、，高空安裝如此異形的龐然大物確實(shí)難度很大，安裝方法和安裝順序也尤為重要!現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)1000噸的履帶吊進(jìn)行吊裝。結(jié)構(gòu)奧妙之四：通過(guò)MidasGen程序仿真模塊施工模擬分析。考慮安裝過(guò)程中的結(jié)構(gòu)形態(tài)和受力狀態(tài)的變化，施工加載和卸載的變化，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)評(píng)審和論證，最終斜筒柱(鞋跟)和主桁架(鞋底)采取單片吊裝方式進(jìn)行安裝，東區(qū)屋面(腳踝處鞋面)采用累積滑移施工方法進(jìn)行安裝，西區(qū)屋面(腳尖處鞋面)采用整體提升施工方法進(jìn)行安裝?，F(xiàn)主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)全部安裝完畢。4.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)“冰舞鞋”的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在一系列非常規(guī)問(wèn)題，結(jié)構(gòu)不規(guī)則引起的各區(qū)域各部位反力不均，巨型框架柱(鞋跟處)支座反力集中，超大跨度基礎(chǔ)抗水

5、平力問(wèn)題等。結(jié)構(gòu)奧妙之五：因地制宜，因地布樁。結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，對(duì)各種樁型的特點(diǎn)進(jìn)行研究，最后不同區(qū)域分別采用400直徑管樁(PHC)，600直徑的超流態(tài)灌注樁，1000直徑后壓漿灌注樁，既滿足結(jié)構(gòu)安全又節(jié)約工程造價(jià)。結(jié)構(gòu)奧妙之六：利用變剛度調(diào)平理論，使布樁中心和荷載中心盡量重合，盡量減小基礎(chǔ)偏心。筏板基礎(chǔ)代替獨(dú)立柱基礎(chǔ)，減小應(yīng)力集中。結(jié)構(gòu)奧妙之七：結(jié)合不同部位的不同特點(diǎn)，分別運(yùn)用抗水平力樁及水平拉梁抵抗和平衡水平力。5.異形超常規(guī)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)一般用于屋面設(shè)計(jì)，用于樓面的并不常見(jiàn)，而冰舞鞋的雪面荷載為常規(guī)樓面荷載的4倍，屬于重載大跨度結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸及節(jié)點(diǎn)尺寸超大，而且種類繁多，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

6、多達(dá)二十余種，空間關(guān)系復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)受力大，且無(wú)規(guī)范可依。結(jié)構(gòu)奧妙之八：樓面桁架節(jié)點(diǎn)采用栓焊組合連接。既確保了低溫下鋼結(jié)構(gòu)連接的安全,又降低構(gòu)件空間布局難度，增大操作空間，減輕節(jié)點(diǎn)重量，降低成本，且有利于保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。結(jié)構(gòu)奧妙之九：根據(jù)節(jié)點(diǎn)的連接形式，對(duì)桿件截面進(jìn)行優(yōu)化。部分樓面層的H型鋼優(yōu)化為箱型截面，簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，便于施工，節(jié)約用鋼量。結(jié)構(gòu)奧妙之十：通過(guò)Midas Gen和ABAQUS程序?qū)﹃P(guān)鍵復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，仿真模擬節(jié)點(diǎn)的受力和約束邊界條件，得出節(jié)點(diǎn)區(qū)域各節(jié)點(diǎn)板真實(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化或補(bǔ)強(qiáng)提供合理的建議，既保證了復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的安全，又避免無(wú)依據(jù)的加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，減輕了節(jié)點(diǎn)重量，節(jié)約成

7、本。6.復(fù)雜的室內(nèi)功能及空間關(guān)系“冰舞鞋”不僅僅有她華麗的外表，內(nèi)部更是一番新天地!多條不同坡度等級(jí)、直彎道變化的雪道，最長(zhǎng)雪道近500米;山頂設(shè)有餐廳、山坡設(shè)有咖啡廳，山下萬(wàn)米嬉雪樂(lè)園和童話城堡，與商業(yè)街開(kāi)窗互動(dòng)，再加之雪場(chǎng)內(nèi)部索道、魔毯等運(yùn)輸設(shè)備與冷風(fēng)機(jī)吹雪機(jī)等造雪設(shè)備，玲瓏滿目。復(fù)雜的標(biāo)高關(guān)系，特殊的荷載要求，結(jié)構(gòu)專業(yè)又是怎么樣應(yīng)對(duì)的呢。結(jié)構(gòu)奧妙之十一：結(jié)構(gòu)專業(yè)全程運(yùn)用空間建模軟件，空間計(jì)算軟件，空間加工軟件，并與Revit軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，BIM的運(yùn)用不僅解決空間碰撞問(wèn)題，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，施工模擬分析提供了強(qiáng)有力的平臺(tái)。7.低溫鋼結(jié)構(gòu)性能研究“冰舞鞋”生于美麗的冰城哈爾濱，哈爾濱冬季嚴(yán)

8、寒，氣溫可下降到-40，雪場(chǎng)的特殊功能使保溫體系至于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，加之高強(qiáng)度鋼材和厚鋼板使鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂問(wèn)題尤其突出。研究低溫下鋼材性能及低溫對(duì)鋼材的影響勢(shì)在必行。結(jié)構(gòu)奧妙之十二：依據(jù)歐洲規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)鋼板厚度及環(huán)境溫度對(duì)鋼材強(qiáng)度進(jìn)行不同程度的折減，經(jīng)Midas程序計(jì)算，巨柱及樓面主桁架需要進(jìn)行外保溫處理，也就是說(shuō)嬌貴的“冰舞鞋跟”不可直接裸露在寒風(fēng)中。8.防倒塌分析結(jié)構(gòu)奧妙之十三：采用“拆除構(gòu)件法”對(duì)西區(qū)跨中柱及東區(qū)巨柱進(jìn)行防倒塌分析，并采取措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防倒塌設(shè)計(jì)。9.節(jié)能減材 綠色建筑結(jié)構(gòu)奧妙之十四：由單斜柱支撐優(yōu)化為V型柱支撐，經(jīng)計(jì)算，這次“冰鞋跟部”的優(yōu)化共節(jié)約鋼材1萬(wàn)噸，基礎(chǔ)混凝土及

9、預(yù)應(yīng)力混凝土近1萬(wàn)噸。結(jié)構(gòu)奧妙之十五：考慮二次結(jié)構(gòu)實(shí)施的合理性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合檁條布置，對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，增加了少量局部主體結(jié)構(gòu)桿件，使檁條跨度大幅減少，節(jié)約了大量的檁條用鋼量，又減輕了結(jié)構(gòu)自重，降低了二次結(jié)構(gòu)的成本。結(jié)構(gòu)奧妙之十六：在西區(qū)和中區(qū)沿縱向框架上下層之間設(shè)置粘滯阻尼器，形成良好的耗能機(jī)制，有效地減小了結(jié)構(gòu)的變形，使重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件“大震不壞”，抗震性能高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，減小了構(gòu)件的尺寸，節(jié)約了鋼材，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的綠色建筑，對(duì)節(jié)能減排有著十分重要的意義。截至目前，這只雋秀的“冰舞鞋”主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完畢，室內(nèi)游樂(lè)結(jié)構(gòu)、屋面及墻面檁條等二次結(jié)構(gòu)正在緊鑼密鼓的施工中。2017年8月將揭下那神秘的面紗，耀世開(kāi)放。作者：冷冬梅，北京維拓時(shí)代建筑設(shè)計(jì)股份有限公司結(jié)構(gòu)事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)，曾參與過(guò)廣州萬(wàn)達(dá)茂室內(nèi)滑雪館、北京槐新體育綜合體、哈爾濱萬(wàn)達(dá)茂室內(nèi)滑雪館、魯能格拉斯小鎮(zhèn)項(xiàng)目、首創(chuàng)房山奧特萊斯項(xiàng)目等數(shù)十項(xiàng)大型、高難項(xiàng)目。項(xiàng)目結(jié)構(gòu)總指揮：李洪求