知识分享:亚洲最大的高层球形建筑施工模拟分析

B站影视 电影资讯 2025-05-22 09:58 1

摘要:杭州国际会议中心是集会议、餐饮、住宿为一体的大型综合型建筑,它的建成与半月形的杭州大剧院组成“日月同辉”,是杭州市的重要标志之一。

杭州国际会议中心是集会议、餐饮、住宿为一体的大型综合型建筑,它的建成与半月形的杭州大剧院组成“日月同辉”,是杭州市的重要标志之一。

该建筑由地下室、椭球形裙房、球形主楼三大部分组成,为国内最大的钢结构球形建筑。

本文简写自: 彭礼,王伟,李建宏.杭州国际会议中心施工模拟分析

Structural Features of the Project
工程结构特征

杭州国际会议中心主楼为直径84m的球状钢结构,采用极坐标系双向框架-支撑体系,含43榀径向钢框架。

核心特征:

径向-环向框架系统:与传统直角坐标系框架受力特性显著不同C型开口结构:6-7层内环柱缺失导致环向刚度降低曲线柱转换节点:4层以上弧形钢柱存在应力集中▲杭州国际会议中心结构示意图▲第2层结构平面示意图▲第6、7层平面钢梁布置示意图▲单榀径向框架示意图(左为存在C型开口处,右为典型刚架)

Construction Simulation Technical Program
2.施工模拟技术方案

2.1.有限元建模

梁单元(Beam44/188)模拟钢框架,壳单元(Shell63)模拟楼板钢管混凝土柱采用等效截面模拟,环向梁网格≤1.2m▲有限元模型

2.2.荷载组合

恒载:结构自重+装饰层重量(每层施工后加载)活载:1.5kN/m²施工荷载+塔吊附墙点反力386kN

2.3.施工阶段划分

19个阶段:15个钢柱安装节段(1-2层/节段)+3次塔吊附墙+最终验收采用单元生死技术逐层激活构件


Mechanical Response of Key Nodes
3. 关键节点力学响应

3.1.C型开口位移演变

第6阶段:7a-7b点位移1.8mm,7c-7d点7.2mm(自重主导)竣工状态:7a-7b点增至16.6mm,7c-7d点达29.3mm(增幅822%)位移方向从施工期外扩转为竣工后内缩▲第6阶段安装完成后C型开口处第7层变形图(虚线为没有变形的模型轮廓)


3.2.转换桁架支撑方案

立即拆除方案:第11阶段位移达临界值延迟拆除方案:位移减少18%,后期差异采用立即拆除方案并预起拱补偿

3.3.应力监测数据

C型开口A点最大应力65N/mm²(弯矩应力占比超60%)所有施工阶段应力值均低于设计强度


Construction Control Technology
4.施工控制技术

预变形补偿:7层转换桁架预设29.3mm反变形量动态监测:32个位移传感器实时监测(如D点X向位移)刚度控制:8层以上增设环向约束构件,位移从29.3mm降至15.6mm(降幅46.8%)▲开口处构件示意


Experimental Effects and Conclusions
5.实验效果与结论

5.1.精度验证

分层刚度修正使计算误差减少42%单元生死技术模拟83%施工暂态效应工厂加工误差标准从3mm收紧至1.5mm

5.2.工程效益

减少临时支撑35%,工期缩短17天关键节点位移控制精度提升58%

5.3.技术价值

建立极坐标框架环向刚度补偿标准形成非对称开口位移预补偿体系


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来源:泰大创新

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