正定新區(qū)項目周邊項目效果項目整體建筑規(guī)模用 地 面 積64.4 公頃總建筑面

積35.6 萬平方米地上建筑面積22.4 萬平方米地下建筑面積13.2 萬平方米高度(米)尺寸(米)標準展廳A(2個展廳)28.65198×137.5標準展廳C(2個展廳)28.65198×137.5標準展廳E(3個展廳)28.65306×137.5大型展廳D(1個展廳)30.80174×135會議中心B(地上兩層)32.67長度648展廳建筑特點&結構體系展廳建筑特點連續(xù)懸山式屋頂大面積無柱空間構件截面小，視線通透展廳結構體系——縱向索通過豎桿支撐橫向索的雙向懸索結構橫向：次索，直接承擔屋面荷載縱向：主索，承擔次索傳來的荷載展廳建筑特點&結構體系橫向：屋面次索，直接承擔屋面荷載。跨度108米。次索跨度108米主懸索跨度105米縱向：主懸索，承擔次索傳來的荷載。跨度105米。展廳建筑特點&結構體系展廳完整模型-A/C施工過程中的主索現(xiàn)場照片&效果圖現(xiàn)場照片&效果圖展廳結構體系的選取-索結構的特點通過改變索的布置方式，索結構能適應各種建筑平面形狀。索結構具有受力效率方面的優(yōu)勢，是一種合理高效的大跨結構形式。適用性經濟性索結構很容易形成單向、雙向、下凹、上凸等曲面造型。構件截面相對較小，比較容易產生“輕、薄、透”的建筑效果。展廳結構體系的選取-橫向適用性建筑造型連續(xù)懸山式屋頂結構造型屋面在荷載作用下形狀為懸鏈線結構體系索結構是最自然、合理、高效的實現(xiàn)形式跨度108米桿拉展廳結構體系的選取-橫向適用性建筑造型形成屋脊即可展廳結構體系的選取-橫向適用性建筑造型形成屋脊即可可選結構體系沿屋脊只有兩根柱子，跨度105m，可選立體桁架結構、索結構等確定結構體系索結構滿足建筑內部視覺通透性效果主懸索跨度105米展廳結構體系的構建縱向索通過豎桿支撐橫向索的雙向懸索結構主索A形柱次索展廳結構體系的構建橫向采用索桁架，橫向總長度為198米，索跨度為108米。108m198m橫向索桁架展廳結構體系的構建縱向采用主懸索承擔豎桿傳來的豎向荷載，縱向總長度為135.6米，主懸索跨度為105米。105m135.6m縱向主懸索展廳結構體系的構建荷載傳力路徑TFhFhTFvFvTFcbFcl邊拉索邊柱豎桿豎桿豎向荷載傳遞——次索屋面次索屋脊（索支點

)檁條屋檐（索支點

)次索的傳力路徑豎向荷載→屋面板→檁條→次索豎向力傳給豎桿豎桿沒有側向剛度，不能提供水平反力水平反力由邊拉索和邊柱提供，用來和次索內力形成力偶，抵抗力矩次索-穩(wěn)定索的設置單層索系，半跨活荷載作用，變形大索桁架，半跨活荷載作用，變形小設置穩(wěn)定索有4方面的作用：防止承重索在風荷載的作用下卸載增強屋面結構抵抗不均勻荷載的能力設置穩(wěn)定索有4方面的作用：防止承重索在風荷載的作用下卸載增強屋面結構抵抗不均勻荷載的能力單層索系，第一階自振周期長，5.3s索桁架，第一階自振周期短，2.4s增大屋面結構的整體剛度本結構中，

穩(wěn)定索還為主承重結構和受壓豎桿下端提供約束脈動風的卓越周期在1分鐘左右；索結構屋面的基本周期在幾秒這個數(shù)量級。因此，屋面的面外剛度越弱，基本周期越長，風振響應就越大。次索-穩(wěn)定索的設置豎向荷載傳遞——豎桿次索向主索傳力主索的索形近似為懸鏈線，但主索方向需要形成屋脊次索通過豎桿和主索連接，豎向力通過豎桿傳遞需要保證豎桿在各種工況下不偏離初始位置基于雙向索互為支撐實現(xiàn)豎桿-保持位置穩(wěn)定豎向荷載傳遞——主索主索的傳力路徑豎桿的力傳給主懸索因建筑要求，將端斜索改為端拉索，添加水平力自平衡桿豎向力傳給A形柱端拉索和水平力自平衡桿的合力用來平衡主懸索內力豎桿主懸索A形柱端拉索端斜索水平力自平衡桿豎桿上部固定桿豎桿下部固定桿Fvi

(豎桿傳來的豎向力)A形柱端拉索豎桿傳來的屋面索力1Fv1

TFh2T2Fh1Fv2T2FhFv需要保證自平衡桿的受壓穩(wěn)定性主索-解決受壓自平衡桿穩(wěn)定問題的思路水平荷載傳遞——縱向縱 向 水 平 荷 載水 平 交 叉 撐柱間支撐柱間支撐柱間支撐柱間支撐基 礎水平荷載傳遞——橫向橫向橫 向 水 平 荷 載基 礎屋面索桁架經過A形柱位置屋面索桁架不經過A形柱位置A形柱A形柱A形柱拉索和立柱拉索和立柱防連續(xù)倒塌設計思路主索防連續(xù)倒塌設計如果主索失效防連續(xù)倒塌設計思路次索防連續(xù)倒塌設計如果次索失效卸貨通道設計問題來源卸貨通道上方無屋面，索全長荷載分布不均勻，自然狀態(tài)下索無法維持懸鏈線形狀卸貨通道設計問題來源卸貨通道上方無屋面，索全長荷載分布不均勻，自然狀態(tài)下索無法維持懸鏈線形狀解決原理用相同的外力代替索內力，不影響懸鏈線的線型解決方法用定形索及豎拉桿維護卸貨通道處索的形狀PhPvP定形索豎拉桿結構設計復雜性的一種解釋結構設計復雜性預估結果和實際結果必然存在差異，結構設計需要將差異控制在保證安全的范圍內。對于不同結構而言，控制差異的難度是不同的。對于索結構，控制預估結果和實際結果的差異的難度很大。結構方案 方案論證合理可靠的傳力路徑分析計算滿足要求的內力和變形預估結果建造安裝結構成形荷載作用內力和變形實際結果設計過程建造過程展廳結構分析計算難點縱向索支撐橫向索的雙向懸索結構1、縱向主懸索，橫向屋面次索。2、剛性壓桿在索之間傳力。3、縱向、橫向相互影響。4、一般索的固定端在剛性支座上，該項目次索的固定端(承受壓力的豎桿)在索上。核心難點：影響因素多且相互耦聯(lián)索結構剛度是變化的大變形和幾何非線性索結構的冗余度較小各施工狀態(tài)結構成立主索和次索相互影響耦聯(lián)因素1：索結構剛度是變化的傳統(tǒng)剛性結構的剛度材料構件連接與約束構件的幾何形狀傳統(tǒng)剛性結構的剛度結構從構件的連接與約束、構件的幾何形狀和材料中獲取剛度。彈性范圍內，小變形假定，構件的幾何形狀不發(fā)生變化。構件的連接方式和材料不會發(fā)生變化。剛性結構的剛度是確定的，不隨受力的改變而發(fā)生變化。耦聯(lián)因素1：索結構剛度是變化的傳統(tǒng)剛性結構的剛度材料構件連接與約束構件的幾何形狀內力柔性結構的剛度柔性結構的剛度結構從構件的連接與約束、構件的幾何形狀、材料和內力中獲取剛度。外荷載和內力都會導致結構幾何形狀的變化。幾何形狀和內力都會發(fā)生變化，導致柔性結構的剛度改變。在彈性范圍內，剛性結構的剛度基本不變，而柔性結構的剛度會發(fā)生變化。這是二者的本質區(qū)別，是柔性結構的關鍵難點，也是設計工作的最主要、最核心的思考點。耦聯(lián)因素2：大變形與幾何非線性傳統(tǒng)剛性結構小變形假定結構變形對初始形狀的影響可忽略始終在初始形狀上建立平衡關系荷載效應可線性疊加柔性結構大變形結構變形對初始形狀的影響不能忽略必須在變形后的形狀上建立平衡關系荷載效應不再滿足線性疊加原則耦聯(lián)因素2：大變形與幾何非線性“非線性”指的是什么？“非線性”是指力和位移不成正比，即結構剛度是變化的。“非線性”帶來哪些問題？荷載效應不能疊加。對結構剛度的理解主要基于剛性結構建立，剛性結構的剛度是不發(fā)生變化的；“非線性”意味著結構剛度不斷變化，對理解柔性結構造成了很大阻礙。為結構計算（僅就計算方法而言）過程和技巧帶來難度。沒有發(fā)達的分析計算軟件條件下，索結構難于設計。對復雜計算的技巧性把握，需要熟練的掌握軟件的使用方法，同時具有較高的力學基礎，判斷操作方向。關注哪種“非線性”？材料處于彈性范圍內，不考慮材料非線性，只考慮幾何非線性。材料應變小，不考慮大應變，只考慮大變形導致的幾何非線性。耦聯(lián)因素3：索結構的冗余度較小索只能受拉不能受壓，提供的約束數(shù)量比剛性桿件少。耦聯(lián)因素3：索結構的冗余度較小索結構尤其應該關注抗連續(xù)倒塌設計。當某根索失效時，結構整體仍應成立。通過設置豎桿上部固定桿和屋檐桁架提高展廳結構抗連續(xù)倒塌能力。端拉索失效時，豎桿上部固定桿壓力增大，保證主懸索結構不發(fā)生連續(xù)倒塌。耦聯(lián)因素3：索結構的冗余度較小失效前，A形柱頂端Y向位移為17.62mm。失效后，A形柱頂端Y向位移為92.85mm。端拉索失效導致A形柱頂端的縱向位移為75.33mm，為A形柱高度的1/408，結構未出現(xiàn)塑性鉸。因此，豎桿上部固定桿可以保證端拉索失效時整體結構的安全性。端拉索失效前端拉索失效后耦聯(lián)因素3：索結構的冗余度較小邊拉索失效時，屋檐桁架將原本由失效邊拉索承擔的力傳遞給其余邊拉索，保證次承重結構不發(fā)生連續(xù)倒塌。耦聯(lián)因素3：索結構的冗余度較小失效前，邊柱頂端X向位移為-5.02mm。失效后，邊柱頂端X向位移為51.92mm。邊拉索失效導致邊柱頂端的橫向位移為56.94mm，為邊柱高度的1/316，結構未出現(xiàn)塑性鉸。因此，屋檐桁架可以保證邊拉索失效時整體結構的安全性。邊拉索失效前邊拉索失效后耦聯(lián)因素4：各施工狀態(tài)結構成立時間結構狀態(tài)011時間01結構狀態(tài)1柔性結構關注點剛性結構關注點耦聯(lián)因素4：各施工狀態(tài)結構成立柔性結構——必須進行施工模擬關注從“0”到“1”的全過程，計算分析從建筑安裝起步就開始。施工過程中，隨著力的變化，剛度不斷變化，形狀（位移）不斷變化。要求施工中準確判斷不同狀態(tài)下的結構內力和變形，判斷結構在此狀態(tài)下是否成立。結構構件經歷了極大的機構位移與一定程度的彈性變形，最終達到設計的形態(tài)和內力。施工過程對結構的最終特性有決定性的影響。不同的施工過程可能得到形態(tài)相同、預應力不同的結構，最終結構的性能不同。傳統(tǒng)剛性結構關注狀態(tài)“1”，計算分析從施工成形后的結構開始。結構構件通常一次安裝到位。耦聯(lián)因素4：各施工狀態(tài)結構成立核心施工邏輯不能改變核心施工邏輯：安裝胎架→次索施工→主索施工→拆除胎架豎桿平面外穩(wěn)定性由次索和穩(wěn)定索提供，次索基本成形前，豎桿無法將荷載由次索傳給主索。次索施工時，需采取措施防止豎桿平面外位移過大。次索提供約束穩(wěn)定索提供約束耦聯(lián)因素4：各施工狀態(tài)結構成立確定施工順序的核心邏輯有利于快速確定施工模擬時的施工順序。序號主要施工步驟①安裝固定主承重結構和邊柱鋼結構②牽引提升、安裝主懸索③牽引提升、安裝次承重結構索系④安裝定形拉桿⑤張拉次承重結構索系⑥張拉主懸索⑦安裝檁條和重型屋面板施工步驟的排列組合方式5040種刪除明顯不合理的施工順序30種確定施工順序的核心邏輯12種耦聯(lián)因素4：各施工狀態(tài)結構成立施工方案要保證設計意圖的實現(xiàn)主懸索被動張拉豎桿上部固定桿軸壓力很大，水平力平衡桿軸壓力較小，主懸索的拉力沒有有效地傳遞給端斜索和端拉索。豎桿位移過大，無法保持豎直位置。不符合設計意圖。主懸索主動張拉豎桿上部固定桿軸力很小，水平力平衡桿的軸壓力較大，端斜索和端拉索內力較大。豎桿位置可控。符合設計意圖。耦聯(lián)因素5：主索和次索互相影響需要保證豎桿在各種工況下不偏離初始位置耦聯(lián)因素5：主索和次索互相影響控制主索和次索的相互影響邊拉索邊拉索施加預應力，盡量消除屋脊橫向水平位移；控制次索對主索位置和受力的影響。同時保證豎桿的位置穩(wěn)定。分析過程復雜、計算量大①

建模復雜、繁瑣使用參數(shù)化的原因②

分析復雜③

數(shù)據(jù)處理難度大、工作量大④

需要多次數(shù)據(jù)交換構件單元多，建模工作量大索結構建模需要找形，手工操作困難構件之間邏輯復雜，相互依賴幾何模型→SAP2000分析模型SAP2000模型→ABAQUS模型風荷載復雜，風洞試驗數(shù)據(jù)處理難度大計算結果提取工作量大分析工況多、荷載組合多根據(jù)分析結果，反復調整優(yōu)化結構設計需要進行施工模擬分析設計效率設計質量不采取參數(shù)化技術很難在規(guī)定時限內完成參數(shù)化技術提高效率，將精力