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伍波Wu Bo
【摘 要】结合《世*临时建筑物、构筑物设计标准》,对世博园临时展馆的结构选型进行探讨.并以美国馆为例,介绍该展馆的结构选型经验,对今后临时展馆的结构选型有一定的借鉴意义.
【关键词】世*：临时建筑；结构选型：钢结构
0前言
2010年5月1日至10月31日,举世瞩目的“中国2010年上海世*”在上海隆重举行,全世界200多个国家和国际组织将围绕“城市、让生活更美好”这一主题,通过展示、活动、论坛等形式,充分展现城市文明成果,交流城市发展经验,传播先进城市理念,为新世纪人类的居住、生活和工作探索新的模式,为和谐社会的缔造和人类的可持续发展提供生动的例证等.上百个场馆将要承担展示这些成果与理念的载体,而这些场馆一旦完成他们的使命将立即被拆除,如何安全、经济、合理地设计建造这些临时场馆成为世*面临的一道难题.1世*临时建筑物、构筑物设计标准
为更好地指导各设计单位设计各参展场馆,上海现代建筑设计（集团）有限公司等单位编制了《世*临时建筑物、构筑物设计标准》（上、下册）,其中上册主要包括建筑和结构专篇,下册主要包括给排水、燃气、暖通、电气、高架步道、建筑节能及无障碍设计专箱.
结构专篇对世博园区内的临时场馆的规定主要有：
(1)世博园区内所有临时建筑物、构筑物的层数不宜超过4层,高度不宜超过20m,且不宜设置地下室.
(2)所有临时建筑物、构筑物的使用年限为1年,采用的设计基准期为50年.
(3)结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：①正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用,②在正常使用时具有良好的工作性能,(④在正常维护下具有足够的耐久性能、④在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性.
(4)除压型钢板一混凝土组合楼面和基础外,一般不应采用混凝土材料.
(5)地基基础设计时,宜优先采用天然地基浅基础.当天然地基承载力或变形不能满足要求或有较大的地面堆载时,可采用合适的地基处理方法或其他基础形式.
(6)按本篇设计时,除应考虑荷载的直接作用外,尚应考虑地震、地基变形、温度变化、焊接变形等间接作用,不考虑结构和构件直接承受疲劳荷载.
(7)临时性建筑物、构筑物必须进行抗震设计,抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,一般不受损坏或不需修理可继续使用：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏等.
采用薄壳结构的建筑:2015款五十铃mu-X 采用大梁式底盘结构
从上述规定可以看出,世博园区临时建筑物、构筑物的设计荷载与普通建筑物一致,只是因为世博场馆使用期较短,只有1年,故对建筑物本身的承载能力略有降低,同时考虑到世*结束后这些场馆将要拆除,故在结构材料上尽量使用可回收利用的建材,一般不采用混凝土材料,在结构形式上选用易拆除的结构形式.
2临时建筑物、构筑物结构选型
结构专篇中规定了5种建筑材料结构形式的设计标准：钢结构、铝合金结构、索结构、膜结构和木结构.
2.1钢结构
钢结构是目前主要的建筑结构类型之一,根据建筑物及构筑物的不同功能和造型,结构体系可选用钢框架、钢排架、钢框架一支撑、门式刚架、空间网格、钢一索等结构形式.当有可靠依据时,也可采用其他结构形式.本届世*大多数场馆采用该种结构形式,如澳大利亚展览馆结构采用钢框架结构及剪力墙结构,最大跨度24m,屋而采用支承于钢檩条上的保温彩钢板屋面,二、三层的楼板采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板（图1）；比利时馆的主体部分采用钢框架结构体系,中间层楼面选用钢梁加压型钢板一混凝土组合楼面体系,30m跨度大空间,屋面采用轻型钢结构体系,其北部玻璃幕墙侧以矩形钢管排架柱作为支撑,南部以主体钢框架柱作为支撑.
2.2铝合金结构
铝合金结构由于其自重轻（仅为钢结构的1/3—1/6）、耐腐蚀、易加工等特点,已得到建筑工程界越来越多的关注和应用,结构体系可选用框架、桁架、网架、网壳等结构形式,目前应用较多的结构体系为单层网壳结构和双向桁架结构.
2.3索结构
索结构主要以索来跨越大空间的结构体系,其特点在于它能够充分发挥钢材的抗拉强度.正是由于索是只具备单向抗拉性能的柔性构件,与自身具有一定抗弯钢度的其他构件相比,悬索结构对于结构形式的要求比较特殊,不可能是任意的,但其结构形态更能体现自身的结构本质.单根悬索在自重作用下的稳定形态是悬链线,在水平均布荷载作用下的稳定形态是抛物线,二者的轴线形式和内力分布差别不大,因而在以承担均布外荷载为主的悬索结构中,索的几何形式通常是以抛物线来描述.索结构应根椐建筑造型和结构特点等选取不同的结构体系,宜选取易拆易卸的结构,如索桁架、索网格、弓式结构、张弦梁、整体张拉结构等.2.4膜结构
膜结构,是以薄膜材料为张拉构件形成的空间结构体系,它源于古代的帐篷,又称为帐篷结构.膜结构应综合考虑建筑造型、结构特点和支承条件等因素,选用张拉膜结构、骨架式膜结构和充气膜结构等.充气膜结构可采用气承式和气胀式两种结构形式.充气膜结构应具有密闭的充气空间,并应设置维持内压的充气装置,利用内压保持膜面的张力.从膜材料来看,多采用由人造纤维加粘合层制成的高强织物.膜为平面抗拉材料,其面外十分柔弱,而面内具有一定的张拉强度和弹性模量,膜结构要维持稳定的形态,必须形成曲面,对于充气膜结构,多为正高斯曲面或零高斯曲面：对于张拉膜结构,则应为负高斯曲面[引.本届世*中,日本馆采用骨架式膜结构（钢龙骨、钢构件、双层ETFE膜结构）,其外膜采用ETFE透明氧化钛光触媒涂层,内膜采用紫藤色N-918遮光ETFE膜,保温材料采用离心玻璃棉.
2.5木结构
木材作为一种永恒的建材,古老而又现代,具有自重轻、制作方便等优点,且随着对木材的防腐、防虫和防火技术的日臻完善,木结构得到了广泛的应用.近代胶合木结构的出现,更扩大了木结构的应用范围.根据建筑物及构筑物的不同功能,木结构可采用木框架、桁架等普通木结构：木框架、桁架、空间格构等胶合木结构；轻木剪力墙板结构、轻木桁架等轻型木结构.本届世*有部分场馆采用了木结构,如尼泊尔馆采用木框架普通木结构.
在上述5种结构中,铝合金结构因其论文范文较贵,不适合大规模地应用到世博园的临时场馆建设上：索结构和膜结构因设计较复杂,施工精度要求较高,也不太适合大规模地应用到工期紧迫任务繁重的世博园区展馆建设上：随着国家“天保”工程的实施,大部分地区已严禁砍伐树林,因此木结构也不是世博园展馆大量使用的最佳选择,而钢结构因为技术成熟、取材便捷、施工简易等优点被大量地用在世*场馆的建设上.本文将通过美国馆的例子来具体说明世博临时展馆如何选型.
3美国馆结构选型
3.1工程概况
(1)本工程建造于上海市浦东世*园区西环路东侧,南环路北侧,为一临时性展馆,外形尺寸76m×71m,整幢建筑为一钢结构框架,共两层,无地下室.其中地上—层分为Queue Bunch、Pre-show和Main-show等功能区域,地上二层包括Post-show和行政等功能区域（图3）.
(2)建筑物各处女儿墙顶标高为Pre-show10.500m, Main-show17.OOOm,Post-show和行政区414.OOOm：室内外高差lOOmm.
(3)主要结构跨度：Queue Bunch：6.7m×8.Om—21.5m×19.5m. Pre-show: 24m: Main-show: 30m:Post-show和行政区：柱网间距1 0.Om×lO.Om.
3.2基础设计
(1)本工程为世*园区内的临时建筑物,而且上部结构只有2层,最大的单柱柱脚内力达到2 800.OkN左右,考虑到展馆使用结束后将要拆除的因素,宜优先考虑采用天然地基作为持力层.
(2)根据勘察单位现场勘察的情况,以及世博局提供的拟建场地地下障碍物的情况,能作为天然地基基础持力层的粉质粘土层面埋深在0.7～4.5m,在此范围内,还有原有建筑物的混凝土基础,如采用条形基础,一则埋深较深,二则开挖范围较大,碰到原有建筑物基础时,清理地下障碍物的工作量较大,施工周期长.故在初步设计阶段,基础设计拟选用钢管桩+承台的基础形式.承台之间采用700—800mm高的拉梁连接.
(3)兼顾到设备专业需要在±0 000地坪以下铺设管线的高度要求,暂定基础埋深1.70m,钢管桩桩顶标高-1.600m,桩长1 9.Om,桩尖进入⑤2 1层1.5m左右,根据勘察报告估算,单桩竖向承载力设计值为850kN.
3.3上部结构设计
(1)本工程上部结构采用钢结构框架结构,楼面采用压型钢板+混凝土组合楼板.
(2)屋面部分,Main-show由于净跨达30m,且屋面上悬吊的荷载较大,加之建筑专业对净高的要求,拟采用空间网架结构,其目的是：①减少用钢量；l2 :.减小屋架结构自身高度（网架矢高控制在15～1.7m之间）,为建筑空间尽可能地争取到更多的净空高度：③利用网架下弦节点,作为灯光、检修走道,电缆桥架等设备的悬挂支点.屋面采用金属屋面板,利用上弦节点上加支撑的形式进行结构找坡.
(3)其余部分的屋面采用钢梁、混凝土+压型钢板的梁板式结构形式.
(4)在最大地震力方向的计算结果表明,整个建筑物东北角的角柱一层位移角最大,难以满足1/300的规范要求,为增大该角部的刚度,在其相邻位置增加了两根从基础面到7 000标高的框架柱,并在这两根柱与顶端角柱之间增加支撑,形成一个刚性较大的端部,经计算,位移指标能满足规范要求.
(5)位移控制指标：屋面网架最大竖向位移为L3 00（L为与位移相应的节点处两支座的投影距离）；在风荷载作用下,主体结构层间最大位移为H/500（H为层高度）：在地震荷载作用下,层间位移最大为H/300：主梁在截面主轴平面内的变形不超过/1/400（L1为每根主梁总长度）：次梁在截面主轴平面内的变形不超过/2/2 50（,为每根次梁总长度）.
4结语
世*临时展馆设计荷载与普通建筑一致,只是因为世博场馆使用期较短,只有1年,故对建筑物本身的承载能力略有降低,同时考虑到世*结束后这些场馆将要拆除,故在结构材料上尽量使用可回收利用的建材,一般不采用混凝土材料,在结构形式上选用易拆除的结构形式.本次世*大多临时展馆上部结构采用钢框架,楼板采用压型钢板+混凝土组合楼板,基础优先采用天然地基浅基础,但因展馆大多数跨度较大,单柱荷载较大,且上海浅层土质较差,故不少展馆选用了桩基础.
（收稿日期：2010-11-10）
总结：为您写结构采用毕业论文范文和职称论文提供相关参考文献。
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