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哈爾濱萬(wàn)達茂室內滑雪場(chǎng)，建成后將成為全球最大的室內頂級滑雪場(chǎng)！  總建筑面積約8.6萬(wàn)平米，其中雪面面積約6.4萬(wàn)平米，約是迪拜雪場(chǎng)的3倍，完勝迪拜頂級滑雪場(chǎng)成為全球最大。

作為全球最大室內滑雪場(chǎng)，最大鞋長(cháng)為487米（迪拜為400米），最大鞋寬為150米（迪拜為60米），屬于超長(cháng)超大跨度結構。

 結構奧妙之一：為避免結構超長(cháng)，將鞋體分為三段分別設計及制作，并與其周?chē)纳虡I(yè)裙房脫開(kāi)，簡(jiǎn)化結構受力的復雜性。也應了最近流行的網(wǎng)路佳句“ 復雜的事情簡(jiǎn)單做，你就是專(zhuān)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(xiàn)間距為10米，屋面桁架結構中心線(xiàn)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(wú)柱間支撐的門(mén)式剛架結構體系，下部混凝土為框架結構。

順應滑雪功能的需要，她擁有異形流線(xiàn)的曲線(xiàn)造型。并運用超細鞋跟設計，形成一只有高度有風(fēng)度極具魅力的冰舞鞋。但同時(shí)給結構設計帶來(lái)極大的難點(diǎn)，質(zhì)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。

 結構奧妙之二：通過(guò)調整巨柱位置,減小巨柱間距，來(lái)減小質(zhì)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(mǎn)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(zhù)不會(huì )痛的高跟鞋”。

總建筑高度為 119.66米，單鞋跟的高度就有87米，總高超過(guò)了“神舟十號”飛船和火箭總裝廠(chǎng)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。這種特殊類(lèi)型的高層建筑給結構設計和安裝帶來(lái)了極大的困難。

首先，雪道最大高差達到了87米，兩側水平剛度差異很大，117 米超長(cháng)雪道樓面存在近30度的傾角，樓板設計難度很大。

 結構奧妙之三：通過(guò) Midas Gen 通用有限元程序對樓板進(jìn)行應力仿真模擬和分析，在重力荷載作用下，樓面板和樓面梁不僅存在彎矩引起的平面外拉應力，還存在較大的平面內拉應力，為此樓板增設配筋抵抗這部分拉應力。

第二，結構總用鋼量約為4.2萬(wàn)噸，超過(guò)鳥(niǎo)巢的用鋼量，高空安裝如此異形的龐然大物確實(shí)難度也很大，安裝方法和安裝順序也尤為重要！現場(chǎng)啟動(dòng)1000噸的履帶吊進(jìn)行吊裝。

 結構奧妙之四：通過(guò) Midas Gen 程序仿真模塊施工模擬分析。

考慮安裝過(guò)程中的結構形態(tài)和受力狀態(tài)的變化，施工加載和卸載的變化，結合施工經(jīng)驗，經(jīng)過(guò)反復評審和論證，最終斜筒柱（鞋跟）和主桁架（鞋底）采取單片吊裝方式進(jìn)行安裝，東區屋面（腳踝處鞋面）采用累積滑移施工方法進(jìn)行安裝，西區屋面（腳尖處鞋面）采用整體提升施工方法進(jìn)行安裝?，F主體結構已經(jīng)全部安裝完畢。

“冰舞鞋”的基礎設計存在一系列非常規問(wèn)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(wèn)題等。

 結構奧妙之五：因地制宜，因地布樁。結合當地經(jīng)驗，對各種樁型的特點(diǎn)進(jìn)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(tài)灌注樁，1000直徑后壓漿灌注樁，既滿(mǎn)足結構安全又節約工程造價(jià)。

 結構奧妙之六：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。

 結構奧妙之七：結合不同部位的不同特點(diǎn)，分別運用抗水平力樁及水平拉梁抵抗和平衡水平力。

大跨度鋼結構一般用于屋面設計，用于樓面的并不常見(jiàn)，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(diǎn)尺寸超大，而且種類(lèi)繁多，關(guān)鍵節點(diǎn)多達二十余種，空間關(guān)系復雜，節點(diǎn)受力大，且無(wú)規范可依。

 結構奧妙之八：樓面桁架節點(diǎn)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(diǎn)重量，降低成本，且有利于保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。

 結構奧妙之九：根據節點(diǎn)的連接形式，對桿件截面進(jìn)行優(yōu)化。部分樓面層的H型鋼優(yōu)化為箱型截面，簡(jiǎn)化節點(diǎn)構造，便于施工，節約用鋼量。

 結構奧妙之十：通過(guò) Midas Gen 和 ABAQUS 程序對關(guān)鍵復雜節點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，仿真模擬節點(diǎn)的受力和約束邊界條件，得出節點(diǎn)區域各節點(diǎn)板塊真實(shí)的應力狀態(tài)，對節點(diǎn)優(yōu)化或補強提供合理的建議，既保證了復雜節點(diǎn)的安全，又避免無(wú)依據的加強節點(diǎn)，減輕了節點(diǎn)重量，節約成本。

“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(cháng)雪道近 500 米；山頂設有餐廳、山坡設有咖啡廳，山下萬(wàn)米嬉雪樂(lè )園和童話(huà)城堡，與商業(yè)街開(kāi)窗互動(dòng)，再加之雪場(chǎng)內部索道、魔毯等運輸設備與冷風(fēng)機吹雪機等造雪設備，玲瓏滿(mǎn)目。復雜的標高關(guān)系，特殊的荷載要求，結構專(zhuān)業(yè)又是怎么樣應對的呢。

 結構奧妙之十一：結構專(zhuān)業(yè)全程運用空間建模軟件，空間計算軟件，空間加工軟件，并與Revit軟件實(shí)現無(wú)縫對接，BIM 的運用不僅解決空間碰撞問(wèn)題，為結構設計優(yōu)化，施工模擬分析提供了強有力的平臺。

“ 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(chǎng)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(wèn)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。

結構奧妙之十二：依據歐洲規范標準，根據鋼板厚度及環(huán)境溫度對鋼材強度進(jìn)行不同程度的折減，并經(jīng)過(guò) Midas 程序計算，巨柱及樓面主桁架需要進(jìn)行外保溫處理，也就是說(shuō)嬌貴的“冰舞鞋跟”不可直接裸露在寒風(fēng)中。

 結構奧妙之十三：采用“拆除構件法”對西區跨中柱及東區巨柱進(jìn)行防倒塌分析，并采取措施對結構進(jìn)行防倒塌設計。

 結構奧妙之十四：由單斜柱支撐優(yōu)化為 V 型柱支撐，經(jīng)計算，這次“冰鞋跟部”的優(yōu)化共節約鋼材１萬(wàn)噸，基礎混凝土及預應力混凝土近１萬(wàn)噸。

 結構奧妙之十五：考慮二次結構實(shí)施的合理性和經(jīng)濟性，結合檁條的布置，并對主體結構進(jìn)行優(yōu)化，增加了少量局部主體結構桿件，使檁條跨度大幅減少，節約了大量的檁條用鋼量，又減輕了結構本身自重，降低了二次結構的成本。

 結構奧妙之十六：在西區和中區沿縱向框架上下層之間設置粘滯阻尼器，形成良好的耗能機制，有效的減小了結構的變形，使重要結構構件“大震不壞”，抗震性能高于國家標準。同時(shí)，減小了構件的尺寸，節約了鋼材。實(shí)現了結構設計上的綠色建筑，對節能減排有著(zhù)十分重要的意義。

截至目前，這只雋秀的“冰舞鞋”主體結構已經(jīng)施工完畢，室內游樂(lè )結構，屋面及墻面檁條等二次結構正在緊鑼密鼓的施工中。

來(lái)源：預制建筑網(wǎng)

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江彩霞                               秦椅雅

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黃祺

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項目二組 

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