天津国家会展中心项目总建筑面积达138万平方米，融合展览、会议、商业、办公与酒店等多重功能。中建八局二公司装饰公司装饰与环境设计研究院负责项目的结构设计任务。项目分两期推进，其中二期展馆区中央大厅的幕墙桁架钢结构平面总长295米，宽80米，高33.2米，平面投影呈矩形，由多榀平面桁架组成，外弦杆与主体结构采用铰接连接，整体造型简洁而富有张力，展现出结构在宏大空间中的细腻表达。
轻盈通透，结构美学的创新实践
中央大厅的建筑设计对通透性与美观有较高的要求。结构设计团队采用钢结构与幕墙一体化的设计策略，在满足建筑轻盈通透视觉效果的同时，又兼顾了结构在水平荷载作用下的安全性能。面对风荷载与地震荷载的双重挑战，结构设计团队通过优化支座形式与连接节点，巧妙释放主体结构与幕墙之间的变形差异，最大限度降低对玻璃幕墙的不利影响，实现力学与美学的统一。
现场实拍照片
在结构布置方面，项目确立了“精准预焊、无缝对接”的实施路径。所有幕墙龙骨与开启扇的连接件均在工厂精准焊接于桁架杆件上，大幅提升了现场安装效率与完成度。通过采用“空腹式”桁架系统，并辅以预应力拉索作为斜腹杆，不仅有效压缩桁架矢高至1350毫米，更实现了结构的高效受力与视觉减薄。同时，设计团队取消了相邻桁架之间的内弦杆横向支撑，进一步强化了空间的通透感。
精准计算，复杂节点的智慧解构
内弦杆面外第一阶正弦式变形的整体屈曲模态
在结构计算与关键节点处理上，项目运用直接分析法与有限元模拟，对整体稳定性进行精细复核。温度应力、多遇地震工况及拉索预应力均被系统纳入计算模型，确保结构在各种极端条件下的可靠性能。针对外弦杆与横梁的刚性连接假定，设计团队通过节点刚度有限元分析，验证并优化了连接构造，确保理论假定与实际施工的高度吻合。
刚柔并济，协同演绎“力大身轻”
设置横隔板方案
整体计算模型中，外弦杆与横梁的连接在计算中假定为刚接，为验证其实际性能，设计团队开展专项有限元分析。在无横隔板情况下，节点区域畸变明显，刚度折减显著，变形增大约50%。经多方案比选，最终采用在桁架外弦杆与横梁交接内设置横隔板的方案，在保持外观整洁的同时，确保节点刚度、强度与模型假定一致，做到“形简意足，力通路畅”。
有限元计算
柱脚销轴连接节点受力复杂，传统计算难以精确反映其应力分布。设计团队借助SolidWorks建立精细化有限元模型，对销轴、工字钢之间的接触、荷载传递路径进行仿真模拟，精准计算局部应力集中现象与变形特征，为节点优化与焊接细节设计提供可靠依据，展现“于细微处见真章”的设计匠心。
幕墙钢结构虽为建筑的“配角”，却以精准的力学表达、纤巧的形态处理与系统的协同设计，支撑起整体建筑的视觉整体性与空间品质。它不追求形式的宏大，而在力的传递与形的表达之间，诠释出“力大身轻”的现代结构哲学，以技术内涵成就建筑功能与美学的统一。
素材来源 | 中建八局二公司装饰公司
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