中國航海博物館

前言

　　隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，特別是2008年北京奧運(yùn)會(huì)及2010年上海世博會(huì)帶來的巨大歷史機(jī)遇，土木工程進(jìn)入一個(gè)前所未有、空前輝煌的時(shí)代。國家體育場(chǎng)（“鳥巢”）、國家大劇院（“銀色巨蛋”）、國家游泳跳水館（“水立方”）等奪人眼球的超大項(xiàng)目一一設(shè)計(jì)、建造完成，向世界展現(xiàn)了一個(gè)具有蓬勃生機(jī)、勇于挑戰(zhàn)未來的強(qiáng)大中國。這些重大項(xiàng)目不但以其獨(dú)特的建筑外形改變著城市的面貌，更因其具有的深遠(yuǎn)內(nèi)涵點(diǎn)燃全國人民的熱情，在膾炙人口的工程別名背后呈現(xiàn)的是新中國人的驕傲、大國崛起的信念?！　≈袊胶２┪镳^作為上海地區(qū)為數(shù)不多的國家級(jí)博物館，更作為南匯臨港新城的地標(biāo)建筑，以其富于表現(xiàn)的屋面形式而獨(dú)具特色。兩個(gè)對(duì)峙的輕質(zhì)屋面殼體在廣義上表現(xiàn)了海洋這一主題，使人聯(lián)想起航海的風(fēng)帆，構(gòu)成了整個(gè)博物館建筑的重要而富有個(gè)性的標(biāo)志。在此屋頂下大廳空間可展示大型古代船舶，對(duì)其進(jìn)行歷史文化的鑒賞并向公眾開放。博物館簡潔平實(shí)的外觀與船帆殼體的富有表現(xiàn)力的結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)。獨(dú)特的形象突出了臨港新城與航海事業(yè)的密切關(guān)系，強(qiáng)調(diào)了其在全球航海貿(mào)易中的杰出作用?！　≡煨酮?dú)特的風(fēng)帆給結(jié)構(gòu)體系的塑造、結(jié)構(gòu)受力途徑的設(shè)計(jì)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造帶來非常大的困難。南北立面基于彈性邊界的單層雙曲面索網(wǎng)玻璃幕墻的設(shè)計(jì)、施工難度更是具有世界級(jí)的難度。本文將通過對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工中的一個(gè)個(gè)難點(diǎn)進(jìn)行抽絲剝繭般的解析，在為同行提供實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)借鑒的同時(shí)，詮釋了目前重大項(xiàng)目面臨的共同境遇，即：建筑師對(duì)建筑造型標(biāo)志性的無止境追求對(duì)結(jié)構(gòu)工程師提出更高的要求；新材料、新技術(shù)的出現(xiàn)帶來的結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新、挑戰(zhàn)；現(xiàn)有規(guī)范中制定的設(shè)計(jì)指標(biāo)無法適用新型結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)。為迎接挑戰(zhàn)，結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)中應(yīng)該秉承以下原則：“做好業(yè)主的好參謀，為業(yè)主謀求最大的項(xiàng)目利益；當(dāng)好建筑師的好幫手，天空是創(chuàng)作的極限；海量成功作品的積累，帶來專項(xiàng)技術(shù)的蓬勃生機(jī)；科研與生產(chǎn)的相互促進(jìn)，為騰飛插上翅膀”?！　≈袊胶２┪镳^的設(shè)計(jì)及建造過程離不開業(yè)主、代建方的理解及大力支持，離不開同濟(jì)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)、鋼結(jié)構(gòu)制作、鋼結(jié)構(gòu)安裝、雙曲面異型蜂窩鋁板幕墻施工團(tuán)隊(duì)、單層索網(wǎng)玻璃幕墻施工團(tuán)隊(duì)的日夜兼程和風(fēng)雨同路，謹(jǐn)以此書獻(xiàn)給所有為此項(xiàng)目付出艱辛工作的人們。

內(nèi)容概要

本書以采用新穎結(jié)構(gòu)體系的中國航海博物館工程為背景，其設(shè)計(jì)與施工均無先例可循，而且目前相關(guān)國家規(guī)范無法涵蓋。針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工中的諸多難點(diǎn)，本書從以下環(huán)節(jié)開展研究，力爭全面控制項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：結(jié)構(gòu)體系的非線性計(jì)算和穩(wěn)定性分析；結(jié)構(gòu)體系的抗風(fēng)設(shè)計(jì)研究；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)構(gòu)造及承載力分析及試驗(yàn)；復(fù)雜造型鋼結(jié)構(gòu)的吊裝過程分析；基于彈性邊界的單層雙曲面索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的張拉過程分析。    本書可供結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的研究、設(shè)計(jì)人員以及大專院校師生參考，更可為建筑師進(jìn)行建筑創(chuàng)作提供結(jié)構(gòu)工程師角度的視野。對(duì)施工、監(jiān)理、項(xiàng)目管理人員進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制也有良好的借鑒作用。

書籍目錄

第1章  工程概況  1.1 工程背景  1.2 設(shè)計(jì)構(gòu)思及建筑要求  1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念    1.結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)    2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)  1.4 工程大事記第2章  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  2.1 結(jié)構(gòu)整體性能分析    1.設(shè)計(jì)規(guī)范、依據(jù)    2.材料    3.本工程電算選用軟件    4.有限元計(jì)算模型    5.荷載及工況組合    6.計(jì)算結(jié)果匯總  2.2 關(guān)鍵部位細(xì)部設(shè)計(jì)    1.節(jié)點(diǎn)綜述    2.節(jié)點(diǎn)分析    3.設(shè)計(jì)工作總結(jié)第3章  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)  3.1 風(fēng)荷載研究    1.風(fēng)壓分布研究    2.等效風(fēng)荷載研究  3.2 基于彈性邊界的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與施工模擬    1.雙曲面索網(wǎng)縮尺模型張拉試驗(yàn)研究    2.網(wǎng)格布置研究    3.結(jié)構(gòu)找形研究    4.結(jié)構(gòu)荷載分析    5.玻璃幕墻對(duì)結(jié)構(gòu)影響的分析    6.張拉施工模擬  3.3 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)研究    1.相貫一板式節(jié)點(diǎn)承載力試驗(yàn)研究    2.鑄鋼節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究    3.不銹鋼軸承承載力試驗(yàn)研究    4.索夾抗滑移承載力試驗(yàn)研究第4章  結(jié)構(gòu)施工  4.1 施工難點(diǎn)    1.鋼結(jié)構(gòu)分項(xiàng)工程    2.索網(wǎng)幕墻分項(xiàng)工程    3.屋面分項(xiàng)工程  4.2 施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)    1.鋼結(jié)構(gòu)制作    2.鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)拼裝    3.鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)吊裝    4.索網(wǎng)張拉  4.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝    1.鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工難點(diǎn)    2.鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工工藝    3.鋼結(jié)構(gòu)荷載轉(zhuǎn)換    4.鋼結(jié)構(gòu)安裝過程模擬  4.4 索網(wǎng)張拉    1.索網(wǎng)幕墻施工難點(diǎn)及重點(diǎn)    2.單層索網(wǎng)透明玻璃幕墻安裝技術(shù)及工藝    3.索網(wǎng)張拉施工模擬計(jì)算    4.索網(wǎng)張拉階段檢測(cè)  4.5 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　完全處于彈性狀態(tài)。只有極少數(shù)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力接近400MPa，這些測(cè)點(diǎn)主要位于主管底部的相貫線周圍。從幾個(gè)典型測(cè)點(diǎn)應(yīng)力的加載卸載曲線可以發(fā)現(xiàn)，在加載過程中應(yīng)力線性增加，并且同等級(jí)卸載后，測(cè)點(diǎn)應(yīng)力幾乎按照原路徑返回，這充分說明了該節(jié)點(diǎn)在2倍設(shè)計(jì)荷載作用下完全處于彈性工作狀態(tài)，具有足夠的安全性?！　∮邢拊治鼋Y(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果表明，節(jié)點(diǎn)S-2-2在2倍設(shè)計(jì)荷載作用下大部分測(cè)點(diǎn)的荷載應(yīng)力曲線均為線性變化，且應(yīng)力水平較低，最大應(yīng)力都在240MPa以內(nèi)，只有極少數(shù)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力接近400MPa，這些測(cè)點(diǎn)都位于主管底部的相貫線周圍。從幾個(gè)典型測(cè)點(diǎn)應(yīng)力的加載卸載曲線可以發(fā)現(xiàn)，在加載過程中應(yīng)力線性增加，并且同等級(jí)卸載后，測(cè)點(diǎn)應(yīng)力幾乎按照原路徑返回，這充分說明了該節(jié)點(diǎn)在2倍設(shè)計(jì)荷載作用下完全處于彈性工作狀態(tài)，具有足夠的安全性?！　、苡邢拊治鼋Y(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果表明，節(jié)點(diǎn)S-3-1在2倍設(shè)計(jì)荷載作用下所有測(cè)點(diǎn)的荷載應(yīng)力曲線均為線性變化，且應(yīng)力水平較低，最大應(yīng)力都在180MPa以內(nèi)，完全處于彈性狀態(tài)。從幾個(gè)典型測(cè)點(diǎn)應(yīng)力的加載卸載曲線可以發(fā)現(xiàn)在加載過程中應(yīng)力線性增加，并且同等級(jí)卸載后，測(cè)點(diǎn)應(yīng)力幾乎按照原路徑返回，這充分說明了節(jié)點(diǎn)在2倍設(shè)計(jì)荷載作用下完全處于彈性工作狀態(tài)，具有足夠的安全性?！　、萦邢拊治鼋Y(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果表明，節(jié)點(diǎn)§3.2在2倍設(shè)計(jì)荷載作用下所有測(cè)點(diǎn)的荷載應(yīng)力曲線均為線性變化，且應(yīng)力水平較低，最大應(yīng)力都在200MPa以內(nèi)，完全處于彈性狀態(tài)。從多個(gè)典型測(cè)點(diǎn)應(yīng)力的加載卸載曲線可以發(fā)現(xiàn)，在加載過程中應(yīng)力線性增加，并且同等級(jí)卸載后，測(cè)點(diǎn)應(yīng)力幾乎按照原路徑返回，這充分說明了節(jié)點(diǎn)在2倍設(shè)計(jì)荷載作用下完全處于彈性工作狀態(tài)，具有足夠的安全性?！　【C上所述，4個(gè)節(jié)點(diǎn)在2倍的設(shè)計(jì)荷載作用下均沒有發(fā)生強(qiáng)度破壞和桿件的失穩(wěn)破壞，并且基本處于彈性工作狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果和有限元分析結(jié)果表明，該類節(jié)點(diǎn)具有足夠的安全性和可靠性，滿足設(shè)計(jì)要求和使用要求?！　?.鑄鋼節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究（1）試驗(yàn)?zāi)康姆w結(jié)構(gòu)的三鉸拱頂部和邊箱梁底部柱腳位置處匯交桿件較多，節(jié)點(diǎn)受力十分復(fù)雜，設(shè)計(jì)中采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)。本工程中鑄鋼節(jié)點(diǎn)種類共計(jì)四種，由于這些鑄鋼節(jié)點(diǎn)是關(guān)乎結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵部件，而且鑄鋼節(jié)點(diǎn)上匯交桿件較多，受力復(fù)雜，傳力不明確；同時(shí)該結(jié)構(gòu)地處濱海地帶，風(fēng)荷載是主要控制荷載，風(fēng)的脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響很大。綜合考慮上述不利因素，為保證帆體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理和安全可靠，有必要對(duì)其中的鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行承載力的試驗(yàn)研究和有限元分析。

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