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天津博物館

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:03 [收藏]

    陳志華
    （天津大學(xué)建工學(xué)院，天津，300072）
    一、設(shè)計(jì)概況
    天津博物館位于天津市河西區(qū)友誼路和樂(lè)園道的交口處，毗鄰天津大禮堂、天津國(guó)際展覽中心、水晶宮飯店、銀河廣場(chǎng)和天津青少年活動(dòng)中心等，是天津市政治文化中心區(qū)的標(biāo)志性建筑。整體造型是天鵝頸部走廊的一部分從水中穿過(guò)，到達(dá)休息廳后再接著進(jìn)入結(jié)構(gòu)主體，屋蓋殼面和幕墻曲面光滑、渾圓，與地面自然連接，整體裝修以白色為統(tǒng)一基調(diào)，形成一個(gè)“展翅飛翔的天鵝”的造型。占地50000?，建筑面積約35000?，建筑共三層，結(jié)構(gòu)主體總高度33.3m。

    二、結(jié)構(gòu)體系
    結(jié)構(gòu)體系為三層混凝土結(jié)構(gòu)支承的鋼結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)部分包括屋頂網(wǎng)殼、幕墻結(jié)構(gòu)和天鵝頸三部分。混凝土結(jié)構(gòu)采用框架?剪力墻結(jié)構(gòu)，一層層高5米，二層8.7米?；A(chǔ)采用樁?承臺(tái)基礎(chǔ)，埋深為21m。總用鋼量約2800噸，屋蓋網(wǎng)殼部分用鋼量約1200噸。屋蓋為螺栓球節(jié)點(diǎn)雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，跨度186m，厚度為2米，網(wǎng)格尺寸為2.5米～4.1米。網(wǎng)殼的支承結(jié)構(gòu)由在博物館內(nèi)部展廳的墻壁設(shè)置的鉸接鋼管柱、外周圈的鋼結(jié)構(gòu)柱與斜撐和正立面的大拱組成。

    三、細(xì)部及施工
    板式鉸接鋼結(jié)構(gòu)支座節(jié)點(diǎn)（作者的專利），通過(guò)簡(jiǎn)單的一塊鋼板為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)就實(shí)現(xiàn)了鉸節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，板鉸節(jié)點(diǎn)體系構(gòu)造簡(jiǎn)單、概念明確且造價(jià)低，天津博物館中的應(yīng)用是國(guó)內(nèi)首次，并結(jié)合柱間斜撐形成可呼吸結(jié)構(gòu)體系，可以釋放溫度應(yīng)力。
    本工程采用了作者的另一個(gè)專利技術(shù)-保溫螺栓，不僅實(shí)現(xiàn)了絕緣、隔熱，而且還實(shí)現(xiàn)了不導(dǎo)電，避免了冷橋現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高了建筑的物理性能。

    屋蓋網(wǎng)殼采用就位拼裝方案安裝。在一至三層搭設(shè)階梯型腳手架作臨時(shí)支撐和安裝平臺(tái)，采用徑向單元組裝法施工。安裝時(shí)，從一側(cè)拱腳向另一側(cè)拱腳安裝，同時(shí)，將網(wǎng)殼分成四段扇形區(qū)進(jìn)行分段校正，以消除累計(jì)誤差。
    總長(zhǎng)度246米直徑700mm的大拱，是最大規(guī)模的單體結(jié)構(gòu)構(gòu)件，作為網(wǎng)殼的下弦構(gòu)件，在博物館的鋼結(jié)構(gòu)整體體系中，它成為最重要的結(jié)構(gòu)元素之一，大拱的典型連接采用了相貫節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造。在大拱的根部采用鑄鋼鉸接節(jié)點(diǎn)。
    采用空中定位分段安裝現(xiàn)場(chǎng)方案，加工時(shí)將拱梁分成22節(jié)，每節(jié)重5噸，用大噸位汽車吊就位后用定向板調(diào)整角度，用全站儀對(duì)鋼管上的定位點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，由一端拱腳逐節(jié)向另一端拱腳安裝。由于采用了空中定位的措施，確保了安裝精度并有效地消除了累計(jì)誤差。

    天津博物館的科研設(shè)計(jì)和施工曾獲得以下獎(jiǎng)勵(lì)：
    2004年天津市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng): 一等獎(jiǎng)(作者為第一完成人)
    天津市海河杯
    國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程：魯班獎(jiǎng)
    中國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)
    第五屆詹天佑土木工程大獎(jiǎng)（2005）
    第四屆空間結(jié)構(gòu)優(yōu)秀工程獎(jiǎng)（2006）：金獎(jiǎng)

    作者信息
    陳志華：博士，教授，博士生導(dǎo)師，天津大學(xué)建工學(xué)院鋼結(jié)構(gòu)研究所 所長(zhǎng)
    電話：022-27409933，13820589038
    傳真：022-27461604
    email：zhchen@tju.edu.cn
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