鄂爾多斯博物館外殼工程概況
日期：2017-06-01
鄂爾多斯博物館是鄂爾多斯市科學(xué)文化對外展示的窗口，坐落于內蒙古鄂爾多斯康巴什新城中心區，是鄂爾多斯七大文化建筑之一。建筑師一個(gè)帶有未來(lái)主義色彩的抽象的殼體，在它將內外隔絕的同時(shí)也對其內部的文化和歷史片段提供了某種保護，來(lái)反駁再補中周遭未知的新城市規劃。鄂爾多斯博物館外殼是一個(gè)空間異形曲面，其曲率變化沒(méi)有任何規律，外殼開(kāi)洞數量多、面積大，并且受到洞口處僅允許布置單向桿件的嚴格限制，對結構布置非常不利。鄂爾多斯博物館外殼的平面投影呈不規則的圓形，東西方向和南北方向的尺寸均約110m，高度約40m，平面投影面積約10000m2，展開(kāi)面積約20000m2。
鄂爾多斯博物館內部有兩座獨立的塔樓，塔樓頂部框架柱作為外殼的內部支點(diǎn)，地下室外墻頂部環(huán)梁作為外殼的落地支點(diǎn)，外殼立面與樓板之間不允許設置連接，該工程為狀極不規則的大跨度空間結構，盡管內部結構有60根柱可以作為支承點(diǎn)，但最大跨度也達到了47.5m。外殼的地面環(huán)梁支座設置為固定支座，內部框架柱柱頂為固定鉸支座。
結構模型完全依托建筑師提供的外殼模型進(jìn)行構建，將建筑外殼模型向內偏移500mm即形成結構曲面，幕墻的檁條可以直接支撐在網(wǎng)殼桿件上，只需按照標準做法隨結構進(jìn)行安裝，就能形成建筑師要求的外形，實(shí)現了建筑結構一體化的完美結合，也與這幾年剛剛興起的BIM概念相吻合。但由此形成的空間自由曲面網(wǎng)格結構，其開(kāi)洞數量多、面積大，而且為了滿(mǎn)足建筑效果和觀(guān)感的要求，許多大洞口處僅布置單向桿件，對結構受力非常不利。
該工程首次采用了一種新的結構形式——加勁單層網(wǎng)殼。根據曲面結構的跨度、空間構型、剛度要求、支承條件及制作安裝等條件，在單層網(wǎng)殼的基礎上沿網(wǎng)格方向設置加勁桁架，通過(guò)控制加勁桁架的強弱以保證整體結構的受力仍然呈現單層網(wǎng)殼的特征。
設計中采用三向網(wǎng)格劃分結構曲面，形成單層網(wǎng)殼，網(wǎng)殼分格按照邊長(cháng)為3m左右的近似等邊三角形進(jìn)行控制。加勁單層網(wǎng)殼以單層網(wǎng)殼結構布置為基礎，在結構變形較大的區域隔2-3個(gè)網(wǎng)格布置通長(cháng)的加勁桁架。立面僅沿豎向隔3個(gè)網(wǎng)格布置一道加勁桁架，屋面隔2-3個(gè)網(wǎng)格布置單向或三向通長(cháng)桁架，形成加勁單層網(wǎng)殼體系，加勁桁架采用平面桁架，高度為1.0米。
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