《摘 要》:本文通过中国三峡博物馆“生态廊”的设计,介绍了采用空间钢
桁架和
预应力拉索桁架组合的
夹板式
玻璃幕墙结构体系和具有生态节能的空间双曲
采光顶。
《关键词》:空间钢桁架 预应力拉索桁架 幕墙结构体系 节能环保 装饰艺术
一、工程概况
重庆中国三峡博物馆是国家批准建设的现代化大型博物馆(见图一),位于重庆市人民大礼堂中轴线西端地块上。与正对面重庆市人民大礼堂及中间重庆市人民广场共同组成"三位一体"的城市标志性建筑群,是对外开放的重要窗口,国际间文化交流的主要舞台,也是新的文化旅游景点。本工程总建筑面积42497平方米,地面以上高度25.200米。“生态廊”区位于建筑的正入口处,空中俯视如一轮弯月,正视如一帽檐。整个“生态廊区”包括斜向采光顶及外立面玻璃幕墙,完全是现代建筑技术的产物。
图一 重庆中国三峡博物馆
二、“生态廊”结构支承体系
博物馆“生态廊”倾斜角度为35度左右。
平面直线长124米,弧长152米,中间最宽处约15米,高度7.6米-23.6米。为一空间
曲面玻璃采光顶,其
支承结构采用空间钢桁架和预应力拉索桁架组合而成。“生态廊”顶部有14榀斜向梭形空间钢桁架(见图二、三),上下两弧形空间三
角钢桁架组成封闭月牙形,中间设计两道弧形平面钢桁架。在上下钢桁架间布置斜向鱼腹形预应力索桁架(见图四)。
图二 结构平面布置图
采光顶顶部
荷载传力路径为:
玻璃面板-索桁架―弧形钢桁架―梭形钢桁架―
主体结构。“生态廊”立面为
全玻璃幕墙,水平荷载由
玻璃肋承担,重力荷载由吊挂玻璃肋传递由上部的三角钢桁架承担。
图三 梭形钢桁架剖视图 图四 鱼腹形索桁架剖视图
三、“生态廊”的结构分析计算
1、鱼腹形索桁架结构分析计算
1.1、计算模型
鱼腹形索桁架是用索来代替传统意义上的钢桁架,施加预应力使拉索在整个受力过程中始终受拉,通过设计成鱼腹形来抵抗正负
风压。用美国分析软件ANSYS中的link10
拉杆单元模拟拉索和link8单元来模拟中间的悬空杆建模(四榀钢桁架作为支点约束见图五)。
图五 鱼腹形索桁架模型图 图六 正风压时总位移
1.2、鱼腹形索桁架计算结果分析
a、索桁架最大水平位移位移9.328mm, 最大竖向位移11.661mm,最大总体位移为14.278mm。见图六。
,满足规范要求。
b、φ14拉索拉力最大拉力为21.741kN,满足
强度要求。
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