南宁国际会展中心结构20080928

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1、南宁国际会展中心结构设计,2008年10月23日,南宁国际会展中心结构设计,建设地点 广西南宁市 设计时间 2001 竣工日期 2003 设计单位 广西建筑综合设计研究院 广西南宁市华东路39号 获奖等级 全国第四届优秀建筑结构设计三等奖,南宁国际会展中心结构设计,南宁国际会展中心结构设计,南宁国际会展中心结构设计,一、 工程概况 南宁国际会展中心位于南宁市民族大道与竹溪路交汇处，与青秀山风景区相邻的高地上，可以俯视南宁市区；在市内眺望会展中心，则形成以天空为背景的地标建筑。 会展中心一期工程建筑面积约为10万平方米，建筑物总长288m，宽180m。 建筑由会议中心、展览中心两部分组成。 会议

2、中心位于展览厅前方，为园型建筑，含多功能大厅、商务中心、会议办公等。,南宁国际会展中心结构设计,平面图,南宁国际会展中心结构设计,西立面,南宁国际会展中心结构设计,纵剖面,南宁国际会展中心结构设计,多功能厅纵剖面,南宁国际会展中心结构设计,展厅局部纵剖面,南宁国际会展中心结构设计,展厅局部纵剖面,南宁国际会展中心结构设计,1、多功能大厅 多功能会议中心，是根据建筑师的建筑外型需要，采用花瓣膜结构穹顶，建筑楼层5层，地面以上总高约为78米； 多功能厅穹顶为旋转双曲面网壳钢结构。由12个双曲面空间结构单元旋转而成，屋盖材料采用半透明的PTFE膜。 结构底部外径72米，内径54米； 顶部外径21.5

3、米，内径13米。,南宁国际会展中心结构设计,2、展览中心 展览中心位于后部，为方形规则的建筑平面。 建筑场地为前低后高变化的山坡，展览中心依山坡地势而建，形成2个展厅层： 9.000米标高展厅层，含2个51x54米展厅、1个54x150米展厅。 22.500米标高展厅层，含2个51x54米展厅、2个54x63米展厅、2个54x72米展厅。 展厅设有3个45层设备核心筒，将展区分隔成不同的展厅。 展览中心地面以上总高约为41米。 展览中心展厅的屋盖，是根据建筑师在展厅内的视觉需要，采用空间钢网壳与空间桁架结合的结构形式；每个展厅屋面由三个54x180米相同的屋盖单元组成，每个屋盖单元又是由三个形

4、状相同的结构单元连接组合而成，结构单元之间为采光天窗带。每个结构单元为连续三跨的空间桁架结构，其跨度分别为72米、18米、72米。,南宁国际会展中心结构设计,二、结构设计标准及安全等级 1、结构设计使用耐久年限为100年。 2、结构设计的基准期为50年。 3、结构安全等级为一级，Yo=1.1。 4、地基基础设计等级为甲级。 5、抗震设防标准为乙类建筑(GB50223-95)。,南宁国际会展中心结构设计,二、结构设计标准及安全等级 1、基本风压 本工程按100年一遇的基本风压 Wo=0.40 kN/m2。 钢结构穹顶、展厅的风压计算 考虑风洞试验的结果。 2、抗震设防 南宁市的抗震设防基本烈度为

5、6度，抗震设防类别为乙类，地震作用按基本烈度6度计算，抗震措施按7度确定抗震等级。,南宁国际会展中心结构设计,三、边坡加固及挡土墙设计 会展中心依山就势而建，两层展厅布置在西南向高差13.5米的阶级台地上，采用抗滑排桩加预应力锚杆挡土墙边坡加固的方式，消除一层展厅单侧土压力作用。 主建筑位于场地地面绝对标高91.00114.500的山地上部，西面紧临高边坡，西面底部的竹溪路路面标高76.00，相邻竹溪路一侧形成高20.0038.50的人工高边坡。场地为强膨胀土的复杂场地，按地质报告地参数作边坡稳定分析为不稳定边坡。经方案对比，并经专家组论证，考虑建筑对边坡的放级要求，采用分级支挡的混凝土挡墙加

6、预应力锚索的方式进行边坡加固。,南宁国际会展中心结构设计,33轴挡土墙、西面边坡加固设计,南宁国际会展中心结构设计,四、桩基础设计 建筑在依山而建的坡地上，场地地形起伏变化很大，场地为强膨胀土的复杂场地。 综合考虑场地的地质条件、施工条件及经济性因素，采用人工挖孔扩底灌注桩基础，桩端持力层为中风化粉砂质泥岩或中风化砂岩。 人工挖孔桩能满足上部结构对地基强度和变形的要求，能解决边坡上建筑基础的稳定要求。且造价低，施工简便，质量可靠易控制。,南宁国际会展中心结构设计,五、混凝土部分结构设计 由会议中心、展览中心两部分组成。 一期工程长288m，宽180m，22.50m标高以下作为一个整体，不设伸缩

7、缝，22.50m标高以上分为会议中心、22.50m展厅两部份。 主结构为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，会议中心标高28.50m环型屋面之上部为钢结构穹顶，展厅屋面为大跨度钢结构。,南宁国际会展中心结构设计,1、会议中心结构设计 位于展览厅前方。会议中心有一层地下室，地面以上六层，总高约28.50m，为框架-剪力墙结构体系，平面形状为圆形，径向分布的钢筋混凝土剪力墙为主要承受竖向和水平力的构件，抗侧刚度较大。各层楼面为现浇钢筋混凝土梁板楼盖。 标高28.50m的环型屋面之上部为钢结构穹顶，顶标高80.00m。由12榀下大上小的空间钢管桁架沿混凝土环梁对称布置，形成刚度很好的空间管结构。 支承钢结构

8、穹顶的28.50m标高环梁承受拉力，通过梁、板的环向配筋平衡环向拉力。,南宁国际会展中心结构设计,多功能会议中心 框架剪力墙结构 上部为钢结构穹顶,南宁国际会展中心结构设计,2、展览中心展厅楼面设计 展览中心的展厅依山坡地势高差而建，形成一层、二层两个展厅层。展览中心范围内设有3个设备核心筒,将展区分隔成不同的展厅。 建筑物总长288m，宽162m，展厅楼面及设备核芯筒为现浇框架剪力墙混凝土结构。 二层展厅楼面框架梁跨度为18m，纵向全长162米，采用有粘结预应力混凝土结构，其截面近似于T形。 楼面用全现浇混凝土梁板结构，垂直T型梁布置设备管沟。,南宁国际会展中心结构设计,会议中心、展览中心9

9、.00m标高层,南宁国际会展中心结构设计,展览中心22.50m标高层展厅,南宁国际会展中心结构设计,3、展厅楼面异形截面预应力混凝土梁 横向长度180m，跨度18m，按建筑的外型需要，采用倒钟型截面清水混凝土梁，楼面在垂直异型截面梁方向布置纵向管线沟，展厅活荷载15kN/m2，采用分段锚固、后张拉1860级钢绞线的预应力混凝土梁，解决超长结构混凝土收缩的抗裂。 对异型截面节点区、张拉预应力的锚固区采用有限元软件ANSYS局部有限元应力分析，用于校核截面配筋设计。,南宁国际会展中心结构设计,3、异形截面预应力混凝土梁,南宁国际会展中心结构设计,3、异形截面预应力混凝土梁,南宁国际会展中心结构设计

10、,3、异形截面预应力混凝土梁,南宁国际会展中心结构设计,4、结构超长的无缝设计 在结构分析考虑温度作用，均匀温差取15，而屋面的上下表面不均匀温差取30。 采取在温度影响大的部位提高配筋率等构造措施。 每隔30m40m设置800mm宽的后浇带，分块分段施工。 设置横向伸缩缝后，纵向仍超长，为满足建筑使用功能的要求，沿该方向核芯筒采用无缝设计，采用以下措施减少或计算温度和混凝土收缩应力： 超过了规范规定的温度伸缩缝最大间距，设计考虑在设备核心筒与展厅交接处，利用设备管沟位置，设置通长的铰接缝（即 23、24、30、31、37轴）。楼面展厅的梁铰支在核心筒钢筋混凝土墙挑出的牛腿上。将温度应力、收缩

11、应力集中析放。,南宁国际会展中心结构设计,5、展览中心展厅抗侧结构体系的抗震设计 在22.50m标高层之下，会议中心、展览中心采用连成整体不设分缝的钢筋混凝框架-剪力墙结构，有较大的抗侧刚度，有足够的强度满足抗震需要。 22.50m标高之上分为两部分，会议中心已有足够的抗侧刚度、强度，且体形对称规则，有利于抗震。但22.50m标高的展厅是大跨度空间，抗侧刚度有凸变，展厅内按横向721872m、纵向3x18m布置柱网，抗侧刚度仅由两个展厅之间的设备核芯筒剪力墙提功，且属于抗侧刚度不规则平面布置。 考虑过两个方案作比较。,南宁国际会展中心结构设计,5、展览中心展厅抗侧结构体系的抗震设计，方案一 钢

12、屋盖支承在框架柱顶，与核芯筒剪力墙脱离，结构对称。但经过计算，钢筋混凝土柱的抗侧刚度偏小，不能满足抗侧刚度需要；柱顶与钢结构屋盖铰接连接，柱下端固接上端自由，在大震下的位移较大，二阶效应明显，作为重要的公共建筑的抗震考虑，安全储备不足。同时，钢结构屋盖因建筑的外观需要，沿柱轴横向布置空间钢结构桁架，两榀钢桁架之间仅仅依靠上弦连接，纵向不能形成一个稳顶的屋盖结构体系。经过论证，方案一不能成立需放弃。,南宁国际会展中心结构设计,5、展览中心展厅抗侧结构体系的抗震设计，方案二 屋盖支承在框架柱顶，同时与核芯筒剪力墙连接，设备核芯筒剪力墙为钢结构屋盖提供抗侧构件。存在问题是抗侧刚度偏置，计算扭转位移比

13、不能满足规范要求。 设计考虑和计算论证：核芯筒剪力墙本身有足够的刚度，且有余；柱的抗侧刚度不足，偏柔。通过钢结构屋盖连接，剪力墙的抗侧刚度得以发挥作用，钢屋盖为柱顶提供水平向约束，柱顶有自由端成为铰接端，受力性能有较大改善，结构的传力途径清础明确。经过计算对比，柱顶位移大大减小，在大震下的计算位移也很小，保证的柱在大震下处于弹性，结构会更安全可靠，结构体系成立，方案二可行。 结构方案在超限结构的抗震专审得以通过。,南宁国际会展中心结构设计,钢屋盖与核芯筒连,南宁国际会展中心结构设计,5、传力途径分析,南宁国际会展中心结构设计,5、抗震的传力模式,南宁国际会展中心结构设计,6、展厅柱的设计,南宁

14、国际会展中心结构设计,7、展览中心展厅混凝土圆柱的设计 外周边柱从9.000m38.500m，柱长19.5m，柱直径1.5m。 混凝土圆柱受力特点是，下端固接，上端与钢屋盖铰接连接；柱支承屋盖的同时，钢屋盖也为柱提供侧向约束。 柱在轴向压力、弯矩下的受力分析； 柱顶点最大位移，风、小震、中震、大震能满足规范要求； 柱在轴向压力、弯矩下的受力配筋，计算考虑二阶矩； 保证大震下柱的安全性能； 混凝土圆柱内力计算时的荷载组合,南宁国际会展中心结构设计,8、展厅幕墙钢板柱的设计 展厅的玻璃幕墙采用组合钢板立柱结构的支撑系统。 钢板柱的建筑要求； 钢板柱的构造连接；下端固接，上端与钢屋盖铰接连接。 钢板

15、柱的受力分析； 钢板柱在风压和大震下的变形分析； 钢板柱的稳定和曲屈分析； 楼面梁变形对幕墙的影响；,南宁国际会展中心结构设计,8、展厅幕墙钢板柱的分析,南宁国际会展中心结构设计,六、结构计算分析 1、分析软件 整体结构分析采用建筑科学研究院SATWE软件。 因结构体型复杂，同时采用有限元软件ANSYS对主建筑结构作体型复杂结构在地震作用下的动力时程分析。 穹顶、展厅屋盖钢结构结构分析采用STAAD/Pro2000软件。 2、主要计算结果分析,南宁国际会展中心结构设计,七、钢结构设计特点介绍 由两部分组成： 多功能大厅的旋转双曲面网壳钢结构； 展厅屋面钢结构,南宁国际会展中心结构设计,支座节点 安装中的钢结构 外层膜的安装,南宁国际会展中心结构设计,（2）展厅屋面平面图,南宁国际会展中心结构设计,南宁国际会展中心结构设计,南宁国际会展中心结构设计,南宁国际会展中心结构设计 南宁国际会展中心有限责任公司 广西华蓝设计（集团）有限责任公司 （原广西建筑综合设计研究院） 庞少华 2008年10月,谢谢！,