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研读导语
哈尔滨国际会展体育中心是第一个由国内设计单位独立完成的大型展览类建设项目。128m跨弦支桁架的实践落地是我国弦支桁架体系在跨度上的又一次突破。
弦支桁架的竖向支撑系统中人字形摇摆柱与刚性柱的组合，不仅完美解决了超大跨屋盖温度作用问题，还系统性地解决了超大跨屋盖的抗侧问题。从而让哈尔滨国际会展体育中心在超大跨弦支桁架体系建构中具有了典范型性。
——王世权
哈尔滨国际会展体育中心
设计：哈尔滨工业大学建筑设计研究院有限公司
竣工：2004
关键词：弦支桁架 人字型摇摆柱 128m
1 项目概况
哈尔滨国际会展体育中心位于哈尔滨市南岗区，是集展览、会议、酒店为一体的超大型综合性场馆。
已研读百米大跨案例分布图
哈尔滨国际会展体育中心总建筑面积32万平方米，设计于2002年，竣工于2004年，由三部分组成：
1号工程，也即主馆，由2500个国际标准展位的国际展览中心、综合训练馆、万人体育馆组成；
2号工程为国际会议中心和宾馆，是含1800座的会议厅兼剧场和多种规模的会议厅以及一座38层、总高度169.70m的宾馆；
3号工程为5万人体育场。
1号、2号、3号三个分项工程坐北朝南，呈“U”字形布局，环抱南向中心广场。
主馆纵向总长度为618m，横向尺寸为128m，纵向两端为附属功能用房，中部区域为超大跨主功能空间。主功能空间共分成5个独立结构单元，左边3个单元为单层展览大厅，第4、第5单元为训练厅和万人体育馆。训练馆和体育馆内部为独立的2层钢筋砼结构，在传力上与屋盖主体结构不发生关系。
这5个矩形空间由一侧的宽20m的玻璃长廊连接交通，玻璃长廊为轻型钢结构体系，整个主馆建筑四周均由玻璃幕墙维护。
哈尔滨国际会展体育中心俯视图
哈尔滨国际会展体育中心鸟瞰图
2 主馆体系建构
主馆的主功能空间屋盖采用弦支桁架结构，由上弦倒三角立体管桁架拱、撑杆和下弦拉索构成。跨度为128m，共计35榀，榀距15m。弦支桁架前端通过销轴支座与人字形摇摆柱顶相连，后端通过铰接支座与刚性柱(剪力墙)顶端相连。支撑点前后高差13.67m。35榀共分成5个独立的结构单元，与建筑功能一一对应，每个结构单元的榀数根据建筑功能需求略有不同。
各结构单元屋盖面内支撑系统，由五道纵向次桁架和周边封闭交叉支撑组成。
上弦倒三角形立体管桁架，管径分别为2Φ480×24（上弦杆）和 Φ480×（12～24）（下弦杆） 。桁架上弦杆间距3m 等宽，桁架高度2.6m。
每榀弦支桁架共由11根撑杆，跨中撑杆高度为11.4m，采用圆钢管，上端通过销轴与桁架铰接连接，下端通过索球与钢索连接。
上弦与竖腹杆均采用国产 Q345B 低合金钢。
下弦采用单根拉索，为高强度低松弛镀锌钢丝，强度级别为1570MPa，直径180，由397Φ7钢丝加工而成，外包PE，两端通过特殊的冷铸锚组件与铸钢节点连接，拉索锚固端节点设置在桁架形心处，拉索拉力通过相较于一点的5根桁架斜腹杆直接传递到桁架弦杆上。
弦支桁架单榀重量为175t，其中下弦索17.5t。
弦支桁架的竖向支撑由人字形摇摆柱和刚性柱组成。
弦支桁架后端由剪力墙形成的刚性支撑柱，解决了屋盖横向抗侧问题，从而为前端的摇摆柱设置提供了条件。超大跨结构温度作用是个不能忽视的问题，摇摆柱使桁架与下部结构间形成了理想的可动铰支座，使超大跨度的张弦桁架的整体受力形成理想的简支形式，这样可以很好的释放桁架中的温度应力，同时可以不对下部结构产生较大推力，大大简化下部结构和基础结构的设计。前端采用人字型摇摆柱而不是单肢摇摆柱，其不仅可以传递竖向力，又可以为建筑物提供提供足够强大的纵向刚度，从建筑造型和结构受力上看都是比较理想的。人字柱截面沿长向梭形变化，截面由最大处的φ813X20过渡至端部的φ450X40。
主馆“弦支桁架+人字型摇摆柱+刚性柱”的组合让整个超大跨结构的体系建构变得极其简明，这是结构人一贯的追求，尤其在超大跨结构体系建构中更是如此，本案给出了一个示范。
哈尔滨国际会展体育中心平面图
(结构模型透视图)
（主馆屋盖局部平面图）
（单榀弦支桁架立面图）
（人字型摇摆柱立面图）
主馆屋盖结构体系构成图
施工过程照片
展览大厅内部
体育馆内部
展览大厅入口
3 节点与细部
弦支桁架前端人字型摇摆柱
人字型摇摆柱支座节点
4 研读小结
要说清楚弦支桁架的体系构成，需要从我们更熟悉的弦支梁谈起。在我的《专题研究 | 空间结构生成系统》一文中有提到，弦支梁是梁、杆、索通过组合生成的方式生成的。
弦支梁组合生成图示
立体管桁架可通过梁格构化生成，也即管桁架是梁的子型，我们利用体系构成中的母、子型可替换性，就可由弦支梁通过梁的子型替换生成弦支桁架。由此，我们就对弦支桁架有了更清晰的认识，弦支桁架是由弦支梁通过梁的子型替换生成，弦支桁架与弦支梁具有整体受力形态上的一致性。
弦支桁架生成导图
哈尔滨国际会展体育中心是第一个由国内设计单位独立完成的大型展览类建设项目。128m跨弦支桁架的实践落地是我国弦支桁架体系在跨度上的又一次突破。
本案可以和广州国际会展中心相互参看。
本案弦支桁架自身的体系构成上与广州国际会展中心的弦支桁架基本一致。其最大的亮点是弦支桁架竖向支撑系统中人字形摇摆柱与刚性柱的组合，不仅完美解决了超大跨屋盖温度作用问题，还系统性地解决了抗侧问题。从而让哈尔滨国际会展体育中心在超大跨弦支桁架体系建构中具有了典范型性。
参考资料
[1] 范峰,支旭东,沈世钊. 哈尔滨国际会议展览体育中心主馆屋盖结钢结构设计. 建筑结构, 2008,38(2),1-4.
[1] 范峰,支旭东,沈世钊. 哈尔滨国际会议展览体育中心大跨钢结构设计. 工业建筑, 2003(增刊),19-26.
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