某會議中心入口大跨拱的結構選型

游昕

為了滿足會議中心入口大跨造型的要求，利用結構比選對拱的截面和結構形式、吊柱連接方式及間距、是否局部設吊柱或立柱等各種可能性進行了研究，以尋求在滿足建筑造型與功能的前提下最經濟合理的結構方案。

隨著建筑設計水平的飛速發展，更多新穎、異形的建筑造型不斷涌現。對于會議中心等大型公共建筑而言，追求入口造型的獨特與大氣，更是成為了建筑師們的首選。但是其隨之帶來的大跨、斜柱、空間結構等非常規結構形式，也給結構工程師帶來了不小的挑戰。

因此，本文通過對某會議中心入口大跨拱的結構選型的研究，探尋結構合理性、經濟性、建筑接受度之間的平衡點，希望對類似的實際工程提供借鑒作用。

一、結構方案比選基本條件及方向

本單體為會議中心，地上建筑面積30234m2。會議中心為地上四層，地下一層。結構總高度27.6m。其入口拱結構呈向上飛挑形式，上用斜吊柱與屋頂桁架連接，體現大型會議入口的威嚴和氣勢。X向內柱間跨度84.7m，Y向出挑最大18m。受力構件按傳力重要性分為內拱、外拱、懸吊構件（吊柱、索、桿）、拱支座和其余次要傳力構件（構件位置見圖1）。懸吊構件用于承擔側面的幕墻和入口的金屬鋁板重量和風荷載，并傳給屋蓋鋼桁架和拱支座。次要傳力構件為吊柱間的拉梁，除了部分傳力作用外，主要是保證異形吊柱的側向穩定。此外，次要傳力構件還有內外拱間的斜桿，保證內外拱形成的斜面產生面內剛度，進一步確保整體穩定性。建筑要求內拱處優先按無立柱設計，如需立柱也應控制立柱截面且在門間特定位置少量設置。

圖1 大跨拱基本尺寸及8個結構選型方案

根據規范進行相關荷載取值，采用3D3s Design 2022軟件建模，計算結果控制標準如下：

（1）結構強度、穩定性、變形均滿足國家規范要求。

（2）構件最大應力比控制在0.9以內。

（3）外拱中部Z向最大位移控制在10cm以內。

共選取8個結構方案（如圖1所示）進行比選，選取原則如下：

（1）懸吊構件可選用單一吊柱形式，或吊柱+吊索或吊桿的混合形式。

（2）與外拱連接的吊柱一端，可按鉸接或剛接設計，吊柱間距可選4.2m與8.4m兩檔，比較對拱截面的影響。

（3）內外拱可按平面連接。但由于拱平面與水平面夾角較小，內外拱之間難以形成類似桁架的受力形式，故也可考慮采用增加內外拱結構厚度的空間受力模式。

二、結構方案比選結果

1.結構方案比選計算結果

各結構選型方案模型經反復調試，均達到上節的控制標準，對應構件截面及優缺點比選列舉如表1所示：

表1 各結構選型方案構件截面及評價

結合以上分析，就結構方案自身來看，方案4、5、6均能在確保結構安全的前提下達成顯著的經濟性，但也均存在不同程度的地下室落柱、室內露桿、露索等影響建筑使用和功能的不利因素。需建筑專業根據室內效果的接受度，以及地庫功能和車道的排布，決定結構方案的最終選用。

三、結論

經過多樣的結構比選，對此類大跨拱結構，采用鋼管吊柱+吊桿+鋼管拱、索桁架吊桿+桁架拱、鋼管吊柱+局部拱下立柱三種形式最為經濟合理。最終結構方案的選用需充分結合建筑功能的需求和排布，以達到結構與建筑的統一之美。