广州国际会议展览中心结构设计_韦宏

一 、工程概况 广州国际会 议展览 中心 是广州 市重 点建 设项目 ,
位于广州市海珠区 琶洲岛 , 造型 独特 , 体 量庞 大 , 甚为 壮观 , 是广州 市二十 一世 纪标志 性建 筑 。广州国 际会 议展览中 心的 首期 用地 面积 为 43.9 万 m2 , 建筑 面积 约 40.0 万 m2 , 包括五大功能区 :车 库 、展厅(包括南面 展厅及北面展厅)、珠 江散步 道(在 南北 展厅之 间)、东 入口车道(上盖大型钢架)及 其它 用房 。展 厅部 分(包 括珠江散步道)总 长度 458.5m , 总宽度 318.2m 。包括 架空层及夹层共有 7 层 , 架 空层主 要用 作展 厅 、车库 、 设备用房 , 首层及层 4 为展厅 , 层 2 为珠 江散步道及商 务用房 , 层 3 及层 5 , 6 为办 公及设 备用 房 。屋面 顶部 高度为 39.59m , 层 4 展 厅标 高 为 16.00m , 东 、西 侧面 各设一车道 , 大型货车可直上层 4 展厅 , 平面及剖面见 图1,2。
外边缘设置 3 根 HW250 ×250 工字钢(见图 3 , 4)。
4.首层展厅设计
首层展厅有 如下 特点 :活荷 载大 ;纵向 每隔 6.0m
设有 深 900 、宽 600 的 设备 沟 ;每 一 结构 单 元 面 积达
90m ×154.7m ;柱网较小 , 为 6m ×7.5m 。
由于有设备沟的存在 , 难以布置预 应力钢筋 , 但对
Architectural area of Guangzhou International Conference and Exhibition is about 400 000m2 , span of concrete floor is 30m ×30m , and span of steel roof is 126.6m .The architectural area and structure span of the GICE are the largest comparing with other similar structures in China .M any new technologies have been applied in the design and construction .This paper presents some main points and achievements of design for reference to colleagues . Keywords :large-area concrete structure ;large-span structure ;prest ressed concrete st ructure ;steel structure
二 、结构选型 1.结构体系 广州国际会 议展览 中心 设计任 务书要 求 , 首 层展厅净高不小于 13.0m 。层 4 展厅能通行布展 货车 , 净 高 不 小 于 8.5m 。 展 厅 内 柱 网 不 小 于 27.0m ×27.0m 。根据以上要求 , 结合工程高度不 大的特点 , 采用现浇混凝土框架结构体系 , 屋盖因 跨度太大而采用钢结构 。 首层展厅沿南北向(纵向)每隔 6.0m 需设置 设备沟 , 按 国 际 惯 例 , 每 个 标 准 展 位 为 3.0m × 3.0m , 据此 , 确定架 空层 柱网 为 6.0m ×7.5m , 沿 纵向 6.0m , 保证 每条设 备沟下有 柱支承 , 沿横向 7.5m(与屋架间 距 15.0m 协调)。首层 每个 展厅
架空层主要用作车库 、设备用房及 一般展厅 , 展厅 地 质报告 , 分 浅桩区 及深桩区 。 浅桩区桩 长为 7.0 ～
要求使用 荷载 为 7.5 kN/m2 , 设备 用房 使用荷 载按实 12.0m , 单 桩 竖 向 极 限 承 载 力 : 600 桩 为 4 400kN ,
际情况计 算 。按规 范 , 车 库部 分活 荷 载取 2.5 kN/m2
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混凝土变形约 束大为 减小 , 故首层 采用 普通钢 筋混凝
土结构 , 横向设置二 条后浇 带 , 纵 向设置 一条 后浇带 ,
把每一结构 单元分 为 6 个 区域 , 每个 区域 约为 45.0m
×51.0m , 后浇 带处梁板钢 筋不断开 , 待 主体混凝土施
工两个月后用高一等级的微膨胀混凝土浇筑后浇带 。
图 1 广州国际会议展览中心平面图
图 2 A-A 剖面
90m ×163.5m(见图 1)。每个 单元的长 度和宽 度均超 砾岩 , 基岩埋深差别较大 , 最浅处微 风化埋深仅 3.5m ,
过了规范关于 设缝长 度的 限值 , 应 有可 靠措施 解决混 最深处 强 风化 顶 面为 22.8m 。计 算 得最 大 柱 下 轴力
2.结构分缝 根据建筑 使用功能要 求 , 首层分为 8 个展厅 , 层 4 只有 南面 5 个展 厅 , 北 面 3 个 展厅 在层 4 处为 屋面 。 每个展厅之 间有 宽 4.0m 的 分 隔通 道 , 建 筑 专业 不希 望在展厅内 分缝 , 故只 能 于展 厅之 间 宽 4.0m 的 通道 处设缝 , 共设 置了 4 条缝 , 横向 在轴 ★ , 1/F ★2/F 之间 设置了 一 条缝 ,将主建筑分成 10 个独立的结构单元 ,分别为 8 个展厅及 单元 J , K 两 部分 。 南面 展厅 的 单元 面 积为 90m ×154.7m , 北面展 厅(包 括卡车 道)的单 元面 积为
每一展厅横 向框 架见 图 3 , 由于 首层 展 位布 置要 求 , 左右 两 侧 边 柱 在框 架 平 面 内 的 边长 最 大 只 能 为 1.5m , 最后选定边 柱 截面 为1 500 ×1 500 。经计 算 , 柱 截面可满足 轴压 比 要求 , 但由 于 顶层(标 高 16.0m 楼 面)的跨度 较大 , 荷 载也大 , 故 柱顶截 面受弯承 载力不
(2)计算 对于混凝土结构部分 , 取 分缝后每一个 结构单元 , 用 T BSA5.0 和我院自编的可以 考虑活荷载
采取上述措施后 , 两种桩基础的沉降差很小 。 3.柱的设计 工 程框 架抗 震等 级按 二级 设计 , 按轴压 比为 0.8
控制柱截面 , 每 个展厅 除左 、右两侧 边柱 外 , 其它 柱按 常 规设计可满足要求 , 部分柱截面见图 3 。虽然层 4 展 厅层 高达 16.0m , 但方 柱截 面为 1 500 ×1 500 , l/ b = 10.7 , 圆柱直 径 D =2 500 , l/ D =6.4 , 显然 l/ b 和l/ D 均较小 , 柱的稳定性无问题 , 不起控制作用 。
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图 4 外侧柱几何尺寸与截面配筋
图 5 柱帽详图
满足要求 。经与 建筑 工种协 商 , 最后 采用 加大柱 顶截
面及在柱 内加 设 工字 钢的 办法 来 提高 边 柱的 抗 弯能
力 。具体做法是 :从 标高 8.0m 开 始到 14.0m , 柱截面
在框架平面内边长由 1.5m 逐渐 增大到 2.5m , 并在柱
活荷载 、风荷载以及地震作用和温度作 用等 , 由于面积 区域采用管桩基础 , 持力层为强风化岩层 ;在不能施工
及跨度均较大 , 风荷载 和温 度变化 对结 构的影 响不可 管桩的区域采用 钻孔 灌注桩 基础 , 持力层 为中 或微风
忽视 。
化岩层 。管桩采用 600 ×110 及 500 ×125 两 种 , 按
设备沟横向 贯通整 个展 厅 , 纵向 梁在 设备沟 处全
部被截断 , 无法 连 续 , 对 结 构整 体 性及 框 架梁 受 力不
利 , 为了克服上述缺 点 , 纵向框架 梁(每隔 7.5m 一根)
在设备沟处开洞 600 ×720 , 顶部有高 180 的混凝土 , 让
梁面筋连续 通过 。另 外 , 为了 加强架 空层 柱顶与 首层
由于本建筑物体形特殊 , 其风荷载 体型系数未知 , 为了 确保设 计的正确 性 , 进行 了 1∶500 的模型 风洞试 验 。根据试验结 果 , 外 墙外表 面风压 分布 具有矩 形外 形的特点 , 故计算混凝土框架结构时 , 风 荷载按一般矩 形外形建筑 物计 算 。屋面风 荷载 体型系 数变 化较大 , 且大多数情况 下为吸 力 , 某 些接近 边缘 部位的 值达到 -2.91 , 按 风 洞 试 验 结果 推 算 , 其 风 振 系 数 为 1.43 。 风吸力对张弦梁(桁架)结 构是很 不利的 , 在设 计中必 须重视[ 2] 。
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内的柱网 为 30.0m ×30.0m , 每个 展厅 周 边柱 南 北向 (纵向)间距为 10.0m , 东西向(横向)间距为 7.5m 。层 2 , 3 为局部夹层 , 层 4 展厅 楼面梁 跨度达 30.0m , 采用 有粘结预应 力钢筋 混凝 土楼盖 。层 4 展厅 内不 设柱 , 屋盖跨度达 126.6m , 采 用张 弦梁(桁架)体 系 , 珠 江散 步道宽 27.4m , 屋盖采用钢桁架体系 。
措施 :第一 , 管桩的承载力适当降低 ;第二 , 管桩最后三
按设计任务书要求 , 首层展厅活荷载 为 50kN/m2 , 阵锤贯入度严 格控 制在 20mm 以 下 。沉降 观测 表明 ,
层 4 展厅 活荷 载为 15 kN/ m2 , 设计 基础 、柱 、梁 时 , 按 规范考虑活荷载折减 ,并考虑活荷载的不利组合 。
凝土收缩及温度应力问题[ 1] 。
45 300kN , 最小柱下轴力3 450kN 。经计算比较 , 采用高
三 、结构设计
强度预应力混凝土管桩可降低造价及缩 短工期 。但有
1.结构计算
部分区域上层为 淤泥 质土 , 下 层即 转变为 中或 微风化
(1)荷载 工程 结构计 算荷载 包括 自重 、吊挂重 、 岩层 , 不宜采用管桩基础 。最后决定 , 在能 施工管桩的
15.75 kN/m2 。但考虑到这是临时荷载 ,故可变荷载分 五种 , 桩长 6.0 ～ 25.0m , 单桩 竖向极限承 载力为4 700
项系数取 1.0 , 计算 架空 层时 , 其活 荷载 按 15.75/ 1.4 ～ 70 000kN 。为减 小两 种桩基 础的 沉降差 , 采用 以下
=11.25kN/ m2 计算 。
500 桩为3 700kN ;深桩区桩 长为 13.0 ～ 23.0m , 单桩
即可 。但由于首层混凝土 折算厚度为 51cm , 其重量为 竖 向 极 限 承 载 力 : 600 桩 为 5 200kN , 500 桩 为
12.75 kN/m2 , 加 上 脚 手 架 重 量 和 施 工 荷 载 , 其 值 达 4 300kN 。钻孔桩桩径分 800 , 1 200 , 1 400 , 1 600 , 2 500
不利组合的计算软件进行计算 。取其最 不利的计算结
果作为设计依据 。
屋盖分为展厅及珠江散步道两部 分 , 各自独立 , 在
分析计算混凝土结构时 , 将屋盖支座反力(包括竖向反
力及水平反力)作为混凝土柱荷载来计算 。
2.基础设计
地基上层为杂填土 、淤泥层和砂层 , 基岩为砂岩或
图 3 横向框架示意图
第 32 卷 第 12 期
建 筑 结 构
2002 年 12 月
广州国际会议展览中心结构设计
韦 宏 舒宣武
(华南理工大学建筑设计研究院 广州 510641)
[ 提要] 广州国际会议展览中心建筑面积达 40 万 m2 ,混凝土楼面跨度为 30m ×30m , 钢屋盖跨度达 126.6m , 建筑面积及跨度均为国内同类建筑之最 , 在结构设计中融合了多种新技术 。结合会展中心结构设计特点 , 详 述有关设计要点及成果 ,供同行在同类设计中参考 。 [ 关键词] 大面积混凝土结构 大跨度结构 预应力混凝土结构 钢结构
楼面连接 , 在每根 柱柱顶 设置 一个1 200 ×1 200 ×350
柱帽(见图 5)。
首层板跨为 3.0m ×3.75m , 板厚 180 , 横向框架梁