某会议中心入口大跨拱的结构选型

游昕

为了满足会议中心入口大跨造型的要求，利用结构比选对拱的截面和结构形式、吊柱连接方式及间距、是否局部设吊柱或立柱等各种可能性进行了研究，以寻求在满足建筑造型与功能的前提下最经济合理的结构方案。

随着建筑设计水平的飞速发展，更多新颖、异形的建筑造型不断涌现。对于会议中心等大型公共建筑而言，追求入口造型的独特与大气，更是成为了建筑师们的首选。但是其随之带来的大跨、斜柱、空间结构等非常规结构形式，也给结构工程师带来了不小的挑战。

因此，本文通过对某会议中心入口大跨拱的结构选型的研究，探寻结构合理性、经济性、建筑接受度之间的平衡点，希望对类似的实际工程提供借鉴作用。

一、结构方案比选基本条件及方向

本单体为会议中心，地上建筑面积30234m2。会议中心为地上四层，地下一层。结构总高度27.6m。其入口拱结构呈向上飞挑形式，上用斜吊柱与屋顶桁架连接，体现大型会议入口的威严和气势。X向内柱间跨度84.7m，Y向出挑最大18m。受力构件按传力重要性分为内拱、外拱、悬吊构件（吊柱、索、杆）、拱支座和其余次要传力构件（构件位置见图1）。悬吊构件用于承担侧面的幕墙和入口的金属铝板重量和风荷载，并传给屋盖钢桁架和拱支座。次要传力构件为吊柱间的拉梁，除了部分传力作用外，主要是保证异形吊柱的侧向稳定。此外，次要传力构件还有内外拱间的斜杆，保证内外拱形成的斜面产生面内刚度，进一步确保整体稳定性。建筑要求内拱处优先按无立柱设计，如需立柱也应控制立柱截面且在门间特定位置少量设置。

图1 大跨拱基本尺寸及8个结构选型方案

根据规范进行相关荷载取值，采用3D3s Design 2022软件建模，计算结果控制标准如下：

（1）结构强度、稳定性、变形均满足国家规范要求。

（2）构件最大应力比控制在0.9以内。

（3）外拱中部Z向最大位移控制在10cm以内。

共选取8个结构方案（如图1所示）进行比选，选取原则如下：

（1）悬吊构件可选用单一吊柱形式，或吊柱+吊索或吊杆的混合形式。

（2）与外拱连接的吊柱一端，可按铰接或刚接设计，吊柱间距可选4.2m与8.4m两档，比较对拱截面的影响。

（3）内外拱可按平面连接。但由于拱平面与水平面夹角较小，内外拱之间难以形成类似桁架的受力形式，故也可考虑采用增加内外拱结构厚度的空间受力模式。

二、结构方案比选结果

1.结构方案比选计算结果

各结构选型方案模型经反复调试，均达到上节的控制标准，对应构件截面及优缺点比选列举如表1所示：

表1 各结构选型方案构件截面及评价

结合以上分析，就结构方案自身来看，方案4、5、6均能在确保结构安全的前提下达成显著的经济性，但也均存在不同程度的地下室落柱、室内露杆、露索等影响建筑使用和功能的不利因素。需建筑专业根据室内效果的接受度，以及地库功能和车道的排布，决定结构方案的最终选用。

三、结论

经过多样的结构比选，对此类大跨拱结构，采用钢管吊柱+吊杆+钢管拱、索桁架吊杆+桁架拱、钢管吊柱+局部拱下立柱三种形式最为经济合理。最终结构方案的选用需充分结合建筑功能的需求和排布，以达到结构与建筑的统一之美。