鋼結構在展示中心等項目的應用與分析

張明輝 （安徽省建筑設計研究院有限責任公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

展示中心的首要功能是整個項目的形象展示和宣傳功能，不論是大型高檔地產項目，還是普通地產項目，甲方都十分重視展示中心的方案與施工圖設計。展示中心等項目具有其自身的特點，一般要求造型獨特、展廳空間大、內部空間布置靈活。對比混凝土結構，鋼結構具有低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保、可重復利用等優(yōu)點，而且鋼結構施工周期短，因此鋼結構在展示中心等項目中應用十分普遍。

1 展示中心案例分析一

1.1 工程概況

某高層住宅小區(qū)展示中心工程建筑面積約為1628m2，建筑總高度16.8m，建筑物層數為2層（中庭局部2層），一層平面布置圖見圖1，建筑類別為臨時建筑。

1.2 方案設計原則

展現小區(qū)建筑風格與樓盤特色，激發(fā)客戶的良好心理感受，增強客戶購買欲望，同時兼顧項目部辦公用房。建筑內功能布局分為前區(qū)和后區(qū)，前區(qū)面向客戶，包括接待區(qū)、展示區(qū)、服務區(qū)和簽約區(qū)等；后區(qū)面向內部辦公，主要包括領導辦公、財務辦公、部門辦公、會議、員工餐廳及輔助功能等。

1.3 結構方案分析與探討

該項目展示中心為臨時建筑，設計使用年限按5年考慮。為了最大限度的減少建筑垃圾，回收再利用建筑材料，本工程決定采用鋼結構作為承重結構?？紤]到建筑使用功能要求，本工程不宜設置柱間支撐，因此結構型式采用無支撐純框架鋼結構。

1.4 基礎及鋼柱腳分析與探討

依據地勘報告，本工程地基持力層較好，屬于中硬場地，選取第2層粉質粘土層作為基礎持力層，地基承載力特征值160kPa，因此基礎形式采用采用淺埋柱下獨立基礎。

無支撐純框架鋼結構柱腳應為剛性固定柱腳，剛性固定柱腳分為外露式、埋入式及外包式三種形式。埋入式或外包式剛性固定柱腳施工復雜且造價較高，適用于要求較高的高層鋼框架結構，本工程為多層鋼結構，可以采用相對經濟的外露式剛性固定柱腳，為了美觀，可采用C20細石混凝土包裹柱腳加勁肋。

1.5 構件及節(jié)點分析與探討

多層鋼結構鋼材可以采用Q235B鋼、Q345B鋼、Q390B鋼和Q420B鋼，其中以Q235B鋼和Q345B鋼最常用，本工程鋼梁與鋼柱選用相對高強的Q345B鋼。

對于無支撐純框架鋼結構，鋼梁與鋼柱雙向剛接，H型鋼弱軸方向剛度較弱，不宜采用。經過與甲方及鋼構公司溝通，矩形鋼管柱更加適合本工程；鋼梁采用成品熱軋窄翼緣H型鋼。為減少現場焊接工作量，加快施工速度，鋼梁與鋼柱剛接節(jié)點采用腹板高強螺栓連接、翼緣焊接連接的節(jié)點形式。

1.6 樓蓋分析與探討

多層鋼框架樓蓋可以采用鋼板樓蓋或組合樓蓋，結合本工程特點，考慮防火、隔聲、舒適度等建筑功能要求，本工程適合采用組合樓蓋。組合樓蓋分為壓型鋼板組合樓板、現澆混凝土樓板、預應力疊合樓板及鋼筋桁架組合樓板，為了減少支模工作量、加快施工進度，本工程采用工程中常用的開口型壓型鋼板組合摟板。

2 展示中心案例分析二

2.1 工程概況

某文化旅游地產項目展示中心工程項目位于安徽省會合肥市濱湖新區(qū)，緊鄰巢湖，展示中心為造型酷似“鳳陽花鼓”的鼓型建筑，投資近億元，直徑61m，建筑面積約4258.8m2，建筑總高度18.0m，建筑物層數為2層，一層平面布置圖見圖2，建筑物設計使用年限為50年。

該展示中心核心區(qū)設置直徑30m、高18m的圓形大廳，大廳中心為260m2沉降式大沙盤，實景展示整個文化旅游項目未來盛大概貌；正對大門為一塊巨型電視屏幕，可以滾動播放整個文化旅游項目的詳細介紹；左右兩側分別為分體沙盤展示區(qū)、簽約區(qū)及休閑區(qū)，巨型電視屏幕后面為多功能放映廳;二層為內部辦公區(qū)，主要用作項目內部人員辦公室。

2.2 結構方案分析與探討

本工程為大空間大跨度建筑結構，大廳屋頂直徑35.8m的大跨度圓形屋蓋，周邊每層有3根局部抽柱造成的20.18m大跨度鋼梁。為了加快項目進度，盡早展示整個項目形象，甲方要求采用鋼結構作為承重結構。

經過合理分析本工程共設置落地框架柱30根，考慮到局部抽柱后造成部分框架柱承受荷載較大，為了增大框架柱的承載能力，本工程采用鋼管混凝土柱作為豎向承重構件；本工程共有6根20.18m大跨度鋼梁，大跨度鋼梁采用焊接H型鋼，同時雙面增加等間距加勁肋以增強鋼梁穩(wěn)定性。

本工程大廳屋頂為直徑35.8m的大跨度圓形屋蓋，如此大空間結構通常采用網架或者桁架屋蓋，但是網架或者桁架屋蓋結構自身需要一定高度，影響建筑凈空。經過論證分析，本工程跨度不大且屋頂荷載較小，如果采用單層網殼結構，會比網架或者桁架更加經濟合理，因此建議本工程大跨度屋蓋采用單層網殼結構。

2.3 基礎及鋼柱腳分析與探討

結合本工程實際情況及地勘報告分析，本工程基礎形式采用柱下獨立基礎，為了增加結構整體性，基礎短柱間增設基礎拉梁。為了避免首層建筑地面裂縫，建議本工程設250mm厚配筋剛性地坪。

由于本工程為大空間大跨度鋼結構，鋼柱柱腳節(jié)點要求能夠可靠傳遞軸力、彎矩和剪力，構造相對簡單的外露式剛性固定柱腳不再適宜本工程項目，因此本工程采用更加可靠的外包式剛性固定柱腳。

2.4 構件及節(jié)點分析與探討

眾所周知，混凝土材料的抗壓強度高，但抗彎能力非常弱；而鋼材特別是型鋼具有較高的抗彎能力和良好的彈塑性，但在受壓時型鋼容易因失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。鋼管混凝土構件在結構上剛好能夠將兩者的優(yōu)點有機的結合在一起，在兩者共同受力時，混凝土處于側向受壓狀態(tài)，混凝土抗壓強度在側向約束時得以成倍提高；當鋼管內充滿混凝土時，其剛度可得到較大提高，鋼管與混凝土共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。研究及試驗表明，鋼管混凝土柱的承載力大于相應的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。相對其它結構構件，鋼管混凝土柱具有十分明顯的特點：承載力大、延性好、抗震性能好且施工方便。

鋼管混凝土柱作為一種新興的組合結構構件，在高層框架結構中應用比較普遍，鑒于本工程的特殊性，鋼管混凝土柱是最好的選擇。鋼管混凝土柱按截面可分為圓形鋼管混凝土柱、矩形鋼管混凝土柱和多邊形鋼管混凝土等形式，其中以圓形鋼管混凝土柱受力最優(yōu)，所以本工程選擇圓形鋼管混凝土柱作為豎向承重構件。

在鋼結構鋼材材質選擇時，本工程層高較高、柱距較大且鋼梁跨度均較大，因此本工程鋼梁與鋼柱選用焊接性能好且相對高強的Q345B鋼。在鋼梁構件選擇時，經過優(yōu)化設計，大跨度鋼梁采用工廠焊接H型鋼，小跨度鋼梁采用成品熱軋窄翼緣H型鋼。

本工程鋼梁與鋼柱雙向剛接，采用柱為貫通型的剛性連接形式；梁柱剛接節(jié)點設計特別做了優(yōu)化設計，工廠在鋼柱上焊接懸伸短梁，然后施工現場將懸伸短梁與中間區(qū)段鋼梁拼接連接，這樣既可以加快施工速度，又能確保施工質量。

本工程大廳屋頂大跨度單層網殼施工時，鋼結構施工廠家優(yōu)化施工工序，小構件工廠焊接確保焊接質量，然后運輸到工地現場地面完成焊接組裝，最后整體吊裝至屋頂完成安裝。

2.5 樓蓋及隔墻分析與探討

本工程展示中心建筑使用功能定位較高，建筑主體耐火等級為二級，相對其它組合樓蓋，閉口型壓型鋼板組合摟板盡管造價會高一點，但是其可以滿足建筑吊掛靈活布置要求，因此本工程采用閉口型壓型鋼板組合摟板。

方案造型要求展示中心外立面為外掛鋁合金板材，屋面采用白色張拉膜以實現“鳳陽花鼓”的鼓面效果。隔墻采用輕質隔墻，既可以減輕隔墻荷載、加快施工進度，又可以靈活分割房間滿足建筑功能劃分。

3 結 語

展示中心在地產項目中是一類十分獨特的工程，更因其具有的形象展示和宣傳功能等建筑使用功能，展示中心在整個項目中的重要性不言而喻。本文所述案例一與案例二是工程實際中具有代表性的兩個典型工程案例，展示中心案例一作為普通地產項目展示中心代表，美觀、經濟而且實用；展示中心案例二作為大型高檔地產項目展示中心的代表，高貴、大氣且給人以震撼。在做展示中心等項目結構設計時，結構設計師既要注重結構概念設計和結構方案論證，又要注重細節(jié)設計，合理選擇基礎形式、鋼柱腳形式、鋼柱鋼梁構件截面、梁柱節(jié)點、樓板類型，只有這樣才能真正把展示中心做成甲方需要的精品工程和形象工程。

[1]GB50017-2003，鋼結構設計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社，2003.

[2]GB50011-2010，建筑抗震設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]GB50007-2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]李星榮，魏才昂，丁峙崐，李和華.鋼結構連接節(jié)點設計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.