濟南銀座中心中庭膜結構設計與施工

一 工程概況

濟南振興街銀座中心位于濟南市經十路以北，緯十二路以西，經七路以南。其建成后將集購物、辦公、娛樂、休閑為一體的綜合性商業區，將成為濟南西部地標式建筑。中庭膜結構位于購物中心中庭部分，為在原有建筑基礎上增加膜結構。膜結構分外膜及內膜。外膜類似波浪狀，內膜近似平坦，故內膜可作為投影天幕用。膜結構四周圍護采用格柵式圍護，因此此結構為開敞式建筑，其主體建筑的送排風、消防等設備設計及疏散、防火分區等建筑設計均無需修改。

整個模機構投影面積約為2350m2，為濟南市目前較大的膜工程。膜結構東西投影長度為74.8m，南北投影長度為36m。膜結構將高度分別為28.65m，34.95m，37.2m的三個單體建筑連成一個整體。

二 結構方案及結構分析設計

本工程開始選用的方案為單層網殼方案。雖然網殼高低錯落，造型優美，但網殼所產生的水平推力太大，從而對原主體結構產生的彎矩等內力也太大。又此結構為中庭結構，高度較高，跨度較大，后期維修費用較高，此方案不可行。選用平板螺栓球網架加膜材方案。具體做法是在原混凝土柱上立鋼柱，網架支撐點落在鋼柱上。為解決中庭的通風問題，網架比主體結構屋面至少高出2.4m。鋼柱的頂標高定為39.6m。內膜通過附梁連接在下弦上，外膜通過附梁連接在上弦上。這里就遇到問題了。一個是位移釋放的問題。前面講過，膜結構是將高度不同的三個單體連接在了一起。原本，三個單體在風荷載及地震荷載等水平荷載作用下都有著各自的水平位移。一但將他們連在一起，那么，三個單體的各自水平位移受到限制，他們勢必會反作用于平板網架上，對網架產生拉力，從而造成網架桿件破壞。為避免這種情況的發生，我們將34.95m及37.2m高的兩個單體的支座做成水平無約束的支座形式。解決支座形式的問題，就需要用到橋梁常用的滑動支座。釋放掉轉動約束，水平向約束，只保留豎向約束。根據膜結構的高度定出沉降縫的寬度190mm，滑動支座的萬向水平位移為190mm。滑動支座由專業生產廠家設計并制作。另一個就是沉降的問題了。三個單體的高度不同，沉降也不同。鋼柱以及與鋼柱相連的網架就會不均勻沉降，也會對網架產生拉力，造成網架桿件破壞。為此，采用橡膠支座的形式。橡膠支座由專業生產網架專用橡膠支座提供，材料性能符合JGJ7-91附錄八相關要求。此方案施工可采用高空散裝法施工在網架內部設檢修馬道，后期維修費用較低。因此，此方案可行。

三 荷載取值與計算模型

根據荷載規范，考慮了自重、恒載（0.5KN/m2）、活載（0.5KN/m2）、雪荷載（0.3KN/m2）風荷載、水平和屬相地震作用及+150C和-350C的溫差、檢修馬道及裝飾掛鉤荷載。工程抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為第二組。風荷載的取值問題。該工程處于南邊兩個高樓之間，需對風壓高度變化系數予以修正，修正系數η取1.4。高樓對該工程產生的風載群體干擾效應取值為1.2。結構計算時，假定主體結構為不動剛體。該工程用3d3s軟件計算分析，用Midas/Gen進行校核。

該工程網格為3.01mX2.91m，網架厚度為2m。工程平面結構不規則。球的規格易出現大直徑的球。考慮到經濟性與實用性，減小螺栓球直徑及桿件大小，為此Φ300的螺栓球改用Φ500的焊接球。桿件的規格也控制在Φ180以內。網架計算撓度為97mm。結合工程受力情況，計算鋼柱時整體建模，計算得到鋼柱分別為Φ426X14、Φ356X12，材質均為Q345B。鋼柱驗算時偏安全的按懸臂柱驗算，滿足要求，并得到鋼柱腳最大彎矩為565KN.m。鋼柱柱腳采用外包式鋼柱腳形式。膜材附梁為減小管材及H型鋼的規格尺寸，膜材波峰波谷處每個螺栓球上加立柱Φ114X4.5，附梁規格為Φ140X5。為防止立柱側向失穩，側向加了支撐管件Φ48X3.5。

四 結語

通過采用網架和膜材，很好的解決了39米高度上大跨度結構的安裝及后期維護問題。通過此工程，也可以為大跨度建筑施工提供一種解決思路。