商业步行街穹顶建筑的设计与施工要点分析

赵国政

昆明首创奥莱商业运营管理有限公司，云南 昆明 650000

1 工程概况

昆明首创奥莱商业中心建设项目位于昆明市五华区，总建筑面积为13.6万m2，该项目功能为商业步行街。中心广场区域设置椭圆形穹顶建筑物，长边跨度67.5m，短边跨度52.5m，建筑物投影面积为2787.31m2。

2 穹顶设计

2.1 建筑方案设计

结合该项目整体建筑风格，中心广场穹顶建筑设计为一个透明的蛋壳，结构形式为单层网壳结构，最高点距地面34.7m。

考虑到经济性与施工便捷性，下部结构采用钢筋混凝土框架结构，上部采用全钢结构，穹顶面层采用阳光板。另外，考虑到穹顶内部受阳光直射会造成温室效应，因此在穹顶下部一圈和上部设置通风口，穹顶通风方案三维图如图1所示。

图1 穹顶通风方案三维图

2.2 抗震设计

为了提高抗震性能，该项目的穹顶与周围相邻建筑通过抗震缝脱开，使之成为一个独立的抗震单元，抗震缝的设置平面图如图2所示。

图2 抗震缝的设置平面图（单位：m）

2.3 阳光板的选择

（1）阳光板学名聚碳酸酯（PC）耐力板，又分为实心板和中空板，实心板和中空板的主要参数对比如表1所示。

表1 实心板与中空板主要参数对比表

通过以上分析，实心板明显优于中空板，因此该项目选用实心板作为穹顶面层，同时为了提高使用寿命，阳光板上的防紫外线保护层（UV涂层）厚度确定为80μm。

（2）阳光板的厚度主要取决于板材跨度（檩条的布置）L、安装的位置、负风压、自重、惯性矩I和弹性模量E。通过计算跨中最大挠度来选择相应的厚度，但最大挠度多少算合格，目前并没有具体的国家规范要求，只有行业内通行的标准：小于L/60（L为跨度）。根据项目檩条布置特点，板材最大跨度L为2m，以穹顶最下部（接近于垂直立面，不需考虑自重，接近平面位置需要考虑自重）为例计算：当采用8mm厚的板材时，负风压为130kg/m2；弹性模量E为3400MPa，即3400×106Pa；惯性矩I为0.0083，跨中最大挠度Ymax为0.093m＞0.034m（大于L/60），故8mm厚的板材不能满足要求。同理计算厚度分别为10mm、12mm的板材的最大挠度，最后得出12mm可满足要求，因此阳光板选用厚度为12mm的板材。

2.4 防渗漏设计

该项目设计前期，通过调研多个已建成穹顶建筑物，发现此类型的建筑物渗漏点主要集中在水平向板材与板材连接的位置，因此该项目设计对水平方向搭接方式做了特殊处理，具体布置及做法如图3、图4所示。

图3 阳光板水平搭接线示意图

图4 搭接点做法详图

3 穹顶施工注意要点

3.1 椭圆形穹顶的构造特点是基础

（1）该项目穹顶的投影为标准椭圆形，标准椭圆形按照对称性可划分4个单元。

（2）1/4单元内，每根径向柱、环向梁尺寸、大小均不一样。

（3）1/4单元内，每处梁的中心线标高均不一样。

（4）1/4单元内，每块阳光板的尺寸、大小均有差异，且每块板并非标准的梯形。

3.2 定位放线是关键

（1）施工前应精确定位钢筋混凝土支撑柱的位置及坐标，施工完成后及时复核，误差超标后要及时补救。

（2）环形承重梁的中心线务必保证形成一个规则的椭圆形，注意不要在承重柱之间采用直接拉直线的方法。

3.3 吊装方案是难点

吊装方案务必切实可行，施工前应充分考虑施工场地、项目位置的交通、吊车站位、吊车行走等条件，该项目有地下室，还必须考虑行车路线上的地下室顶板的支撑，务必保证施工安全。该项目吊装方案属于高危方案，必须进行方案专项论证后才可以进行下一步工作。

3.4 阳光板预制及安装是重点

（1）精确放样很重要。由于该项目中心广场穹顶为椭圆形，1/4单元内每块板的尺寸、大小均有差异，且4个单元和单元之间均是镜像关系。施工前应通过3D软件建立三维模型，精确放样每一块板材，务必保证与檩条完全匹配。

（2）为了提高板材的利用率，分两步加工完成。第一步粗加工：根据放样单，每块板材边长适当放大2～3cm后进行加工。第二步精加工：材料运到现场后，施工前实地测量已安装完成的檩条间距及尺寸，根据实际测量结果对板材进行精加工。不论粗加工还是精加工，过程中务必对每块板材进行编号管理，切勿混淆。

（3）安装时注意正反面保护层（UV涂层）必须朝外安装，安装前务必与厂家确定好正反面。UV涂层非常脆弱，金属或其他锐角磕碰时均会损伤涂层，因此安装时务必注意保护。

4 结束语

该项目穹顶建筑外观造型美观大方，在其区域内可以全天候进行商业活动，不受天气影响。但美中不足的是该项目穹顶建筑未考虑遮阳设计，在阳光强烈的夏季会影响顾客的购物体验，建议今后类似项目选材时应予以考虑，满足遮阳的要求。