工程設計
彭寧熊火清張志剛
（中信建築設計研究總院****，武漢
４３００１４）
摘要：針對武漢國博會議中心屋頂不同的空間形狀及受力特點，採取不同的設計思路。主體結構上部鋼結構採用雙向鋼桁架轉換屋蓋的結構方式，通過比較不同的桁架結構形式，選用了桁架兩端與鋼骨柱
剛接，斜腹杆在支座附近受拉的布置方式。屋蓋的尾部結構呈現不規則的牛角形，採用變截面倒三角形與四邊形相結合的鋼管桁架結構體系，實現了建築與結構的有機結合。關鍵詞：
大跨度結構；雙向鋼桁架；倒三角形桁架；尾部專用支座
１工程概況２屋蓋結構體系及計算程式
鋼屋蓋結構平面左右兩邊對稱，每邊結構分為上、中、下３片。各片結構均有較大尺寸外挑，在垂直投影上重疊部分較少且尺寸各不相同。屋蓋結構
武漢國際博覽中心二期會議中心工程為目前武漢市最大的以各類會議為主要功能的建築，位於武漢市漢陽四新地區，建築面積約１０．５萬ｍ。，平面
呈橢圓形，建築外形如花瓣綻放（圖１）。會議中心工程地下１層，地上５層，建築高度為６４．５ ｒｎ。由於功能的需要，在５層設有的大
典型剖面如圖３所示。
屋蓋上片結構為鋼屋蓋主體，為使５層（３４ ｍ標高）宴會廳上部屋頂鋼結構與中、下片相協調，同時考慮吊頂需求及業主今後在吊頂上部增設鋼結構夾層的需求，在宴會廳上部區域採用了雙向鋼桁架轉換鋼柱支承上片鋼結構，各榀桁架支承在周邊主
宴會廳，宴會廳高１４ｒｎ，周邊區域性有夾層（圖２）。結
構主體採用全現澆框架一剪力牆結構，區域性採用鋼一
混凝土？昆合結構，屋蓋採用鋼結構。
體結構的型鋼混凝土柱上。屋蓋中片直接與主體結構相連。由於屋蓋下片與主體結構重合部分較少，
且下片外挑尺寸較大，結構設計時，結合建築造型，根據平面位置不同，沿建築外圍設定斜鋼柱作為下
第一作者：彭寧，男，１９７３年出生，高階工程師，國家一級註冊結
構工程師。
圖１武漢國博會議中心效果
收稿日期
３ｏ鋼結構 ２０１３年第１期第２８卷總第１６８期
彭寧，等：武漢國博會議中心鋼屋蓋結構設計
圖４屋蓋尾部結構
抑ｉ③⑥⑨⑩⑩⑩◎③
圖２ ５層上空夾層平面
圖５ 結構整體計算模型中的鋼結構部分
ｔ、—、、——１
｝／／廣，，一＼＼
桁架一１
下片３荷載型別及其效應組合
３ ｏｏ０＼√
３．１ 荷栽型別ｌ１
ｒ＼２５．ｍｏ
結構的荷載取值如下。
斜鋼柱＼１６．０００／斜鋼柱
１）屋面恆載標準值包括結構自｜
７０００
｝重、屋面材料、檁條體系）。】刪
。ｂ４０（
ｊ２）屋面活載標準值
、⑥⑨⑩⑩⑩④
３）風荷載標準值：取１００年重現期基本風壓圖３屋蓋典型桁架剖面
地面粗糙度為ｂ類。因本工程緊臨長江，考慮到３片屋蓋間的幕牆兜風作用，結構計算片支撐。斜鋼柱根據建築造型的不同而變化，仰角為
時，對整體作用滿布風荷載１．４ｋｎ／ｍ。，同時考慮半
８０～１９。，長度為２３～２９ ｍ。
布風壓力０．８ｋｎ／ｍ 及半布風吸力
在結構的尾部，上、中、下各片逐漸靠近，在支座４）溫度荷載：由於結構沿縱向和橫向均較長，故部位連成整體，支承在下部鋼筋混凝土樓面上。尾溫度作用對結構的影響不容忽視。
考慮到武漢地區部結構兩邊呈現不規則的牛角形，最大跨度達到
的季節性溫差，計算溫度荷載取±２５℃溫差（結構４５ ｍ（圖４），結構受力較大。
施工安裝時的溫度與使用過程中溫度的最大差值）。
屋蓋鋼主體結構以ｈ型鋼為主，尾部結構以圓５）**作用及場地：本工程的建築抗震設防類
鋼管為主，全部採用ｑ３４５一ｂ鋼。
別為重點設防類，抗震設防烈度為６度，所在場地設結構計算採用ｍｉｄａｓｇｅｎ建立了三維分析模計**分組為第１組。場地土的型別為軟弱場地型（圖５），並與下部主體結構進行了整體計算分析。土，建築場地類別為ⅲ類。
根據結構材料的不同，上、下結構採用不同的阻尼３．２荷載組合
比，下部混凝土結構的阻尼比為０．０５，上部鋼結構
整體計算時，屋面荷載組合中考慮了恆荷載、活的阻尼比為０．０３，同時考慮了屋蓋結構與主體結構
荷載及不利布置、**作用、滿布風（吸）力，同時考的相互影響。
慮半布風吸力及風壓力、溫度荷載等。結構的風振
３１工程設計
係數取１．３。屋頂鋼結構計算時，主要組合為：
ｉ）１．２恆載＋１．４活載；２）１．０恆載＋１．４風載（吸）；
３）１．２恆載＋１．４活載＋１．４×０．６風載（壓）；４）１．２恆載＋１．４風載（壓）＋１．４×０．７活載；
的斜腹杆改變方向，桁架兩端與鋼骨柱鉸接，腹杆與弦杆鉸接。
方案３：在方案２基礎上，將桁架兩端與鋼骨柱連線改為剛接，其餘均不變。
３種方案的計算結果見表１。
表ｉ３種方案的中間榀桁架應力及變形比較
５）１．２恆載＋溫度荷載（公升、降）；
６）１．２恆載＋１．４活載＋溫度荷載（公升、降）；
７）１．０恆載＋１．４風載（吸）＋溫度荷載（公升、降）；
８）１．２恆載＋１．２×０．５活載＋１．３**＋
０．７風載（壓）；
９）１．３５恆載＋１．４ｘ０．７活載＋１．４×０．６風載
（壓）。
注：應力比指鋼結構桿件截面計算應力設計值與桿件材料強度
設計值之比。
從表１可見，方案１上、下弦應力有較大差異，
４橫向主桁架設計
腹杆應力較大，接近材料強度設計值。方案２中二節問斜腹杆改變了方向，計算顯示此杆應力由壓桿變成了拉桿，腹杆應力有較明顯減小，變形量有所增加，但增加幅度有限。方案３比方案２上弦應力減
小、下弦應力增大，腹杆應力有所增大，但仍小於方
支承上片屋頂鋼結構的轉換桁架為ｉ１榀橫向
桁架和３榀縱向桁架組成的雙向桁架。其中橫向桁
架間距８．４ ｍ，跨度均為６４．８ ｍ。根據結構受力特
點，中問榀橫向桁架高度為６．０ｍ，依次向兩邊以
０．６ ｍ級差減小，最後一榀桁架高度減小至３．０ ｉｔｉ。
根據橫向桁架的高度，縱向桁架高度呈現梯形。考慮到建築吊頂及桁架下弦吊掛移動門的需要，桁架底面保持水平。
橫向桁架的上、下弦桿及腹杆均採用寬翼緣的ｈ型鋼截面。為確定桁架的結構形式，對ｌｌ榀橫向桁架，桁架弦杆採用腹杆
採用共採用了以下３種方案進行比較（圖６）。
案１，上、下弦及腹杆應力較接近，且變形量有所減小。
從以上分析可以看出，方案３受力較為合理。
選用轉換桁架與支撐柱剛性連線方案，在桁架高度範圍內，鋼骨柱是重點加強部位。本工程選用的鋼
骨柱截面為十字體型鋼規格為
經計算，受力及變形均滿足規範要求。本工程最終選用方案３。
考慮到桁架跨中腹桿有大部分應力比較低，將其中的應力比較小的腹杆修改為
桁架位移略有增大，達到１０５．５４ｍｍ，仍能滿足ｌ／４００（ｌ為腹杆長度）的規範要求。由此可見，腹
杆對桁架的剛度有較大的貢獻。在其他條件不變的情況下，減小腹杆大小，桁架的剛度減小、位移增加；
反之亦然。
５尾部結構設計
結構的尾部，上、中、下各片連成整體，空間上呈
現不規則的牛角形，支承最大跨度達到４５ ｍ。一方
ｂ面，建築立面造型需要達到鏤空效果，如果各片分別
受力必然導致結構高度過大，且在結構的尾部必然
ｍａ～方案１一方案２、方案３圖６桁架布置方案
形成各片重合，不能滿足建築要求。這就要求上、
方案１：桁架兩端與鋼骨柱剛接，腹杆與弦杆採
用鉸接。
中、下片結構在尾部形成共同受力結構體系。另一方面，屋蓋各片間結構的豎向投影重疊部分較少，且重疊範圍逐漸變化，想找出乙個相同的空間主受力
鋼結構 ２０１３年第１期第２８卷總第１６８期
方案２：在方案１基礎上，將距支座第二節間距
３２彭寧，等：武漢國博會議中心鋼屋蓋結構設計
體系比較困難。設計中結合建築曲面變化，將變截使主管和支管及兩支管軸線問夾角不小於３ｏ。，同
面倒三角鋼桁架結構作為主受力結構，使上、中、下時使兩支管間間隙大於０ ｍｍ，以防焊縫疊加，影響
片聯絡在一起共同受力。由於倒三角形桁架偏置於結構受力。
中、下片內側，使中、下片外側邊緣從倒三角形桁架
上懸挑較遠，單獨受力困難，需在懸挑部分形成整體６尾部支座設計
才能滿足受力要求，通過中、下片桿件的聯絡，使中
尾部結構共有１４個支座，將支座設計成鉸接形片和下片形成四邊形桁架。這樣，四邊形桁架與倒
式，避免了混凝土構件承受彎矩。其中，最大的支座
三角鋼桁架形成共同的受力結構體系（圖７、圖８）。壓力為１ ６６７ ｋｎ，最大的水平推力為１８９８ ｋｎ，最
此共同受力體系在平面上間隔４ ｉｔｉ設定一道，且高大拉力設計值為９５５ｋｎ。支座坐落在７ ｍ平台的
度和寬度尺寸逐漸減小，達到尾部時，主受力倒三角預埋件上。由於支座的水平推力很大，給預埋件的
形桁架高度減小為２．７ ｍ。
抗剪設計造成困難。在設計過程中，將預埋件頂面做成１５。斜面，將部分水平推力轉化成混凝土支座的拉、壓應力，大大減小了預埋件承受的剪力，餘下的剪力由預埋件下的角鋼承擔。支座採用了某科技
］ｌ公司生產的專用支座（圖９）。
１一下片；２一中片；３一主受力桁架；４上片；５聯絡桁架
圖７屋蓋尾部桁架典型剖面
圖９桁架尾部支座
由於壓力較大，對支座部位混凝土進行了區域性
圖８尾邵一邊桁架三維不恿
受壓承載力驗算。設計中將支承支座跨度及相鄰跨
度的混凝土板厚加到了６００ ｍｍ，按０．２５雙面雙
桁架採用鋼管作為主要受力構件。對於管桁架向配筋加強，並對相應的梁柱進行了整體複核加強。
結構，構件的選擇至關重要。根據國內外管桁架設
計經驗，當主管直徑與壁厚比為２０～４ｏ、支管直徑７ 結語
與主管直徑比為０．４～０．７５、支管與主管壁厚比為
武漢國際博覽中，ｂ－期會議中心屋頂鋼結構設０．５～０．８時，管桁架結構受力合理，施工構造方
計中，在５層宴會廳的上部採用了大跨雙向桁架轉便［４］。計算過程中，當滿足一定的要求時，弦杆計換屋蓋鋼結構方式，通過比較不同的桁架結構形式，算長度係數可取０．９，腹杆可取０．７５［６］。對於受彎
採用了主跨桁架兩端與主體結構鋼骨柱剛接，腹杆節點的空間管結構，節點的剛度和轉動能力對管結
與弦杆鉸接，斜腹杆在支座附近受拉的布置方式，使
構設計中構件計算長度的確定有較大影響，而目前結構受力更加合理。在屋蓋結構的尾部，採用倒三對這一問題的研究還較淺，工程設計時偏於安全取角鋼管桁架與四邊形鋼管桁架形成共同的受力結構
為１．０。通過結構計算優化，本工程主受力桁架上、體系，同時對主管和支管截面進行合理選擇，保證了下弦杆採用腹杆採用２７３ｍｍ×
結構受力合理及施工方便。通過以上設計，實現了及桁架
結構選型與建築設計的有機結合，取得較好效果。
採用了管式交匯相貫節點，為保證焊接質量，設計時
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北京會議中心簡介
三 會議設施 一 北京會議中心多功能廳 9號樓 九號樓多功能廳位於九號樓a座三層，使用面積為1000 能容納300 600位賓客參會，先進的設施可隨意擺成講課 座談等各種形式 會場內備有移動隔斷，可隔成兩個或三個會場同時使用 配備的專業背景幕 吊桿 音響等裝置，加上配套的貴賓休息室可滿足各種大型會議...
會議中心日常工作程式
早班工作安排 工作時間為 08 00 17 00 一 班前 07 50 08 00 1 開啟各個會議室大門，並檢查各個會議室的設施裝置是否可正常運作。如 燈光 空調。班前例會 1.檢查該班員工的儀容儀表，符合酒店的標準。講述當天會議室預定的情況及基本要求。2.安排早班工作任務，員工清楚自己的工作後進...
會議中心衣帽間操作流程
一 準備工作 1檢查衣架 存衣牌 櫃子 區域衛生清潔。2衣架上外有存衣號碼區域。3存櫃鎖是否能正常運作。4檢查是否有足夠的衣架 存衣牌和小型告示牌 提醒客人將貴重物品隨身攜帶 二 客人前來存衣 1.主動向客人問好 您好，先生 小姐 2.接過客人要儲存的衣物並提醒客人將貴重物品隨身攜帶 3.轉身並將物...