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發布時間:2025-01-24 點此:2400次
【土木極客】一個深耕于工程科技傳媒的公眾號
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炎炎夏日,
火紅太陽,
冰涼成為了唯一的生活需求,
她的出現,
或許會為你解除一身的熱浪。
她,線條優美,動感十足,卻不失雄渾和力量!
她,傳聞是一只俏麗的紅色冰舞鞋……
她,是哈爾濱萬達茂室內滑雪場,建成后將成為全球最大的室內頂級滑雪場!
到底這冰舞鞋里又有怎樣一番天地?小編整合多方資料為極客粉絲們一探其中奧妙:
1、全球最大室內滑雪場
總建筑面積約8萬平米,其中雪面面積約6.4萬平米,相當于10個足球場大小,可同時容納3000名游客,完勝迪拜滑雪場成為全球最大。
2、亞洲最高單層建筑
高度119.66米,超過“神舟十號”飛船和火箭垂直總裝廠房的93.5米,相當于40層大樓的高度,戴上了亞洲最高的單層建筑的桂冠。
3、超長超大跨度建筑
作為全球最大室內滑雪場,最大鞋長為487米(迪拜為400米),最大鞋寬為150米(迪拜為60米),屬于超長超大跨度結構。
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結構奧妙之一:
為避免結構超長,將鞋體分為三段分別設計及制作,并與其周圍的商業裙房脫開,簡化結構受力的復雜性。也應了最近流行的網路佳句“復雜的事情簡單做,你就是專家”。
其中東區是三區中最為復雜和獨特的部分,他是冰舞鞋雋秀的鞋跟!東區滑道層樓面結構僅由2根V型巨柱支撐,側面大桁架及屋面結構均支撐在滑道層樓面上。巨型柱跟部中心尺寸 13.5米,樓面桁架結構中心線間距為10米,屋面桁架結構中心線間距為8米。
西區和中區為橫向桁架,縱向框架的結構體系,上部鋼結構可以看成無柱間支撐的門式剛架結構體系,下部混凝土為框架結構。
4、獨特的流線造型
順應滑雪功能的需要,她擁有異形流線的曲線造型。并運用超細鞋跟設計,形成一只有高度有風度極具魅力的冰舞鞋。但同時給結構設計帶來極大的難點,質量中心和剛度中心距離較大,結構不穩定,受扭嚴重,成為扭轉不規則體系。
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結構奧妙之二:
通過調整巨柱位置,減小巨柱間距,來減小質量中心與剛度中心之間的距離,使偏心率由0.25減小為0.14,滿足0.15的規范要求。這與高跟鞋品牌 Jimmy Choo 有異曲同工之處,都是“穿著不會痛的高跟鞋”。
5、基礎設計
“冰舞鞋”的基礎設計存在一系列非常規問題,結構不規則引起的各區域各部位反力不均,巨型框架柱(鞋跟處)支座反力集中,超大跨度基礎抗水平力問題等。
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結構奧妙之三:
因地制宜,因地布樁。結合當地經驗,對各種樁型的特點進行研究,最后不同區域分別采用400直徑管樁(PHC),600 直徑的超流態灌注樁,1000直徑后壓漿灌注樁,既滿足結構安全又節約工程造價。
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結構奧妙之四:
利用變剛度調平理論,使布樁中心和荷載中心盡量重合,盡量減小基礎偏心。筏板基礎代替獨立柱基礎,減小應力集中。
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結構奧妙之五:
結合不同部位的不同特點,分別運用抗水平力樁及水平拉梁抵抗和平衡水平力。
6、異形超常規節點設計
大跨度鋼結構一般用于屋面設計,用于樓面的并不常見,而冰舞鞋的雪面荷載為常規樓面荷載的4倍,屬于重載大跨度結構。結構構件尺寸及節點尺寸超大,而且種類繁多,關鍵節點多達二十余種,空間關系復雜,節點受力大,且無規范可依。
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結構奧妙之六:
樓面桁架節點采用栓焊組合連接。既確保了低溫下鋼結構連接的安全,又降低構件空間布局難度,增大操作空間,減輕節點重量,降低成本,且有利于保證施工進度和質量。
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結構奧妙之七:
根據節點的連接形式,對桿件截面進行優化。部分樓面層的H型鋼優化為箱型截面,簡化節點構造,便于施工,節約用鋼量。
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結構奧妙之八:
通過 Midas Gen 和 ABAQUS 程序對關鍵復雜節點進行有限元分析,仿真模擬節點的受力和約束邊界條件,得出節點區域各節點板塊真實的應力狀態,對節點優化或補強提供合理的建議,既保證了復雜節點的安全,又避免無依據的加強節點,減輕了節點重量,節約成本。
7、復雜的室內功能及空間關系
“冰舞鞋”不僅僅有她華麗的外表,內部更是一番新天地!多條不同坡度等級、直彎道變化的雪道,最長雪道近 500 米;山頂設有餐廳、山坡設有咖啡廳,山下萬米嬉雪樂園和童話城堡,與商業街開窗互動,再加之雪場內部索道、魔毯等運輸設備與冷風機吹雪機等造雪設備,玲瓏滿目。復雜的標高關系,特殊的荷載要求,結構專業又是怎么樣應對的呢。
8、低溫鋼結構性能研究
“ 冰舞鞋 ”生于美麗的冰城哈爾濱,哈爾濱冬季嚴寒,氣溫可下降到 -40℃,雪場的特殊功能使保溫體系至于鋼結構內側,加之高強度鋼材和厚鋼板使鋼結構脆性斷裂問題尤其突出。研究低溫下鋼材性能及低溫對鋼材的影響勢在必行。
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結構奧妙之九:
依據歐洲規范標準,根據鋼板厚度及環境溫度對鋼材強度進行不同程度的折減,并經過 Midas 程序計算,巨柱及樓面主桁架需要進行外保溫處理,也就是說嬌貴的“冰舞鞋跟”不可直接裸露在寒風中。
9、采用直立鎖邊金屬屋面
此形式屋面的大面積應用在使用高度上刷新了全國紀錄,由于沒有成熟規范及案例做參考,抗風掀取值需要通過風洞試驗來確認設計取值,數值之大難度之高甚至一時難倒了權威實驗室。
10、電梯斜著上下運行
雖然坐電梯上上下下對人們來說早已司空見慣,但電梯斜著上下跑你見過嗎?冰舞鞋的鞋跟里面隱藏著三部斜著上下運行的電梯!每一臺可都是價格不菲,都是價值高達500多萬的德國原裝進口貨,全國獨一份啊!尤為嬌貴的是竟然還特意為了她們做了保溫采暖,可見設計者的用心可是多縝密啊!
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