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建筑结构丨2014北京APEC建筑——雁栖湖国际会展中心结构设计

2014年亚太经济合作组织(简称APEC)会议是继2001年上海举办后时隔13年重回中国,于11月5~11日在北京召开,包含领导人非正式会议、部长级会议、高官会等系列会议。亚太经济合作组织是亚太地区重要的经济合作论坛,也是亚太地区最高级别的政府间经济合作机制。它在推动区域贸易投资自由化,加强成员间经济技术合作等方面发挥了不可替代的作用。

雁栖湖国际会展中心采用钢骨混凝土框架-钢筋混凝土剪力墙结构,屋盖外部轮廓呈圆形,采用24榀放射状布置的鱼腹式空间钢桁架体系,大跨楼盖采用TMD消能减振系统。该工程荣获2014北京市建筑(结构)长城杯金奖,为筹备APEC峰会及G20峰会而建,由北京市建筑设计研究院有限公司设计完成。

1 工程概况

雁栖湖国际会展中心位于北京市怀柔区雁栖镇,是规划中雁栖湖会展区的核心建筑。主体建筑平面为圆形,楼层平面直径156.5m,屋盖平面直径183.0m,建筑面积约为7.9万m2。地上2层,局部有夹层,檐口高度31.9m,主要功能为会议、展览大厅等;地下3层,主要功能为新闻发布、办公、宴会厅、车库、设备用房等。建筑效果图见图1。

图1 建筑效果图

结构剖面图及平面图见图2~4。会展中心结构体系采用钢骨混凝土框架-钢筋混凝土剪力墙体系,主要抗侧力构件为沿圆形主会场周圈布置的核心筒及弧形剪力墙,墙厚300mm。

首层及以下为钢骨混凝土框架结构,首层以上主要采用钢框架结构;支承中央大跨度屋盖的周圈柱采用直径为1200mm的钢骨混凝土柱,自下而上贯通设置。主会场楼面结构跨度45m,采用双向主次钢梁体系承重,并采用TMD消能减振系统改善舒适度性能。主会场屋顶结构跨度84m,采用放射状布置的空间钢桁架体系。基础为天然地基和梁筏式基础。

图2 剖面图

图3 首层结构平面图

图4 屋顶结构平面图

会展中心结构体系复杂,其中下沉庭院开大洞和宴会厅楼板开大洞;部分抗震墙通过转换梁支承,竖向抗侧力构件不连续;地上存在3层夹层结构,长短柱、长短墙数量较多,柱、墙抗侧刚度变化较大。

2 主要结构体系

2.1 屋盖结构

屋盖采用放射状布置的鱼腹式空间桁架体系,桁架共24榀,支承在沿主会场周圈布置的直径为1200mm钢骨混凝土柱或转换桁架上,并向外延伸,转换为H型钢梁。钢骨柱与混凝土核心筒或弧形剪力墙连接,具有较强的抗侧刚度。典型桁架见图5,屋顶桁架结构透视图见图6。

图5 典型桁架图

图6 屋顶桁架结构透视图

支承屋盖结构的轴2和轴3框架柱高度20m,长细比为72.0,抗侧能力很小,屋顶结构的水平力主要通过与核心筒连接的轴4钢骨柱传递,为保证连接的可靠性,采用了刚接连接节点,即支座短柱直接与柱内钢骨贯通,如图7所示。

图7桁架支座示意图

为了释放恒载作用下由于桁架变形引起的巨大的水平剪力,采用混凝土屋面板在地面浇筑并预留后浇带,之后24个吊点同步整体提升,到位卸载后再封闭后浇带的施工工艺。

2.2 大跨度楼盖结构

主会场使用功能包括举行各种会议、展览、演出等,工况复杂且荷载较重。针对钢梁布置形式,进行了包括双向主梁、双向主次梁、斜向网格主次梁等多种方案比选,如图8所示。根据用钢量、施工便利性等指标比较,最终采用了方案1,即主次梁的布置方式,其中主梁采用H2000×800×32×50,H2000×500×36×50,次梁采用HN700×300×14×25。

(a)钢梁布置方案1

(b)钢梁布置方案2

图8 45m大跨度楼盖结构布置方案

3 屋盖结构施工过程分析

沿屋盖径向设置了4道混凝土后浇带,后浇带处檩条端部连接采用施工过程中轴向滑动、施工完成后固定的方式。檩条端部节点图见图9,屋盖提升吊点和后浇带划分位置如图,10所示。

图9 檩条端部节点图

图10 屋盖提升吊点和后浇带分布图

4 大跨度楼盖结构舒适度设计

主会场楼面钢结构跨度45m,当行人密集、人数较多时,将会产生楼板竖向振动的舒适度问题,采用TMD消能减振系统改善结构舒适度性能。在结构的中部位置布置了共72个TMD,每个质量为1t, TMD布置图见图11。

图11 TMD布置图

雁栖湖国际会展中心施工现场照片:

北京市郊雁栖湖“国际会都”也是举办2014北京APEC会议的场地,其主体建筑为一个日出东方酒店、一个精品酒店、12套总统别墅和一个国际会议中心。

北京日出东方凯宾斯基酒店主体建筑整个复合体建筑占地47678m2,高97m,共21层,306间客房。宛如一轮冉冉升起的太阳,象征着和谐统一;从侧面看,外形像一个扇贝,这在中国文化里代表着财富。酒店的圆盘造型传承了中国“天人合一”的环境哲学,以圆形来表达人与自然平衡相处的理念。整个玻璃外墙使用了10000多块玻璃,面积达18075m2。尽管酒店外墙是全玻璃设计,但是完全能够抵挡8级地震。

12栋精品别墅配有现代元素的中国皇家园林和老北京四合院社,将现代与传统充分融入到每一个不同建筑里。每栋均设有地上部分和地下部分,每栋别墅建筑面积约为5000至8000m2,地上部分均设有宴会厅、会议室、总统家居、贵宾接待室、随员房等;地下配备了娱乐休闲区、健身区、室内泳池等附属设施。

精品酒店与一个小码头相连,其建筑设计也体现了传统中国韵味。由一组建筑围合而成三面院落空间,俯瞰整体建筑如同一个“京”字,建筑风格吸取了玻璃灯笼、花窗、坡屋顶等中国传统设计元素。另外,核心岛与西侧山脚通过公路桥梁相连,未来游客可通过陆路、水路上岛游览。

会议中心会议场地面积达14069m2,包括8277m2的会议中心和户外会议空间。国际会议中心共分为3层。模仿汉代建筑的会议中心外观气魄宏伟,严整开朗。在建筑立面上采用三段式划分,包括基座、屋身、屋顶三部分。其中,灰色屋顶坡度平缓,直坡而下;檐口、屋脊均为直线造型。屋顶瓦当设计为全圆瓦当,纹样丰富。会议中心使用的玻璃幕墙为75px厚的防弹玻璃,安全系数很高。

更多内容详见《转自:建筑结构-公众号》杂志2014年第20期(10月下)北京院专刊,文章题目:《雁栖湖国际会展中心结构设计》;作者:甄伟,盛平,王轶,张万开,张沫洵;单位:北京市建筑设计研究院有限公司

会展中心和会议中心项目均为北京市建筑设计研究院有限公司设计完成。

结构设计:盛平、甄伟、王轶、张沫洵、张万开;

建筑设计:刘方磊、金卫钧、焦力、黄澜、任蕾。

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120141022~23日,北京:首届转自:建筑结构-公众号与岩土工程跨界技术交流会——岩土支承结构之重 暨北京市建筑设计研究院有限公司成立65周年纪念活动

(2)2014年10月24~26日,北京:品百年老店,悟发展奥秘——中小设计企业管理高级研修班

(3)2014年11月6~8日,天津:杂高层与超高层结构设计高级研修班——天津高银117大厦

(4)2014年11月7日,北京:2014对话建筑师论坛——大型公共建筑的立面表现及遮阳一体化

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作者: ganggouren

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