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天津博物馆

作者：建筑钢结构网    
时间：2009-12-22 20:26:03 [收藏]

    陈志华
    （天津大学建工学院，天津，300072）
    一、设计概况
    天津博物馆位于天津市河西区友谊路和乐园道的交口处，毗邻天津大礼堂、天津国际展览中心、水晶宫饭店、银河广场和天津青少年活动中心等，是天津市政治文化中心区的标志性建筑。整体造型是天鹅颈部走廊的一部分从水中穿过，到达休息厅后再接着进入结构主体，屋盖壳面和幕墙曲面光滑、浑圆，与地面自然连接，整体装修以白色为统一基调，形成一个“展翅飞翔的天鹅”的造型。占地50000?，建筑面积约35000?，建筑共三层，结构主体总高度33.3m。

    二、结构体系
    结构体系为三层混凝土结构支承的钢结构体系。钢结构部分包括屋顶网壳、幕墙结构和天鹅颈三部分。混凝土结构采用框架?剪力墙结构，一层层高5米，二层8.7米。基础采用桩?承台基础，埋深为21m。总用钢量约2800吨，屋盖网壳部分用钢量约1200吨。屋盖为螺栓球节点双层网壳结构，跨度186m，厚度为2米，网格尺寸为2.5米～4.1米。网壳的支承结构由在博物馆内部展厅的墙壁设置的铰接钢管柱、外周圈的钢结构柱与斜撑和正立面的大拱组成。

    三、细部及施工
    板式铰接钢结构支座节点（作者的专利），通过简单的一块钢板为基础的设计就实现了铰节点的转动的功能，板铰节点体系构造简单、概念明确且造价低，天津博物馆中的应用是国内首次，并结合柱间斜撑形成可呼吸结构体系，可以释放温度应力。
    本工程采用了作者的另一个专利技术-保温螺栓，不仅实现了绝缘、隔热，而且还实现了不导电，避免了冷桥现象的产生，提高了建筑的物理性能。

    屋盖网壳采用就位拼装方案安装。在一至三层搭设阶梯型脚手架作临时支撑和安装平台，采用径向单元组装法施工。安装时，从一侧拱脚向另一侧拱脚安装，同时，将网壳分成四段扇形区进行分段校正，以消除累计误差。
    总长度246米直径700mm的大拱，是最大规模的单体结构构件，作为网壳的下弦构件，在博物馆的钢结构整体体系中，它成为最重要的结构元素之一，大拱的典型连接采用了相贯节点的构造。在大拱的根部采用铸钢铰接节点。
    采用空中定位分段安装现场方案，加工时将拱梁分成22节，每节重5吨，用大吨位汽车吊就位后用定向板调整角度，用全站仪对钢管上的定位点进行测量，由一端拱脚逐节向另一端拱脚安装。由于采用了空中定位的措施，确保了安装精度并有效地消除了累计误差。

    天津博物馆的科研设计和施工曾获得以下奖励：
    2004年天津市科学技术进步奖: 一等奖(作者为第一完成人)
    天津市海河杯
    国家优质工程：鲁班奖
    中国建筑钢结构金奖
    第五届詹天佑土木工程大奖（2005）
    第四届空间结构优秀工程奖（2006）：金奖

    作者信息
    陈志华：博士，教授，博士生导师，天津大学建工学院钢结构研究所 所长
    电话：022-27409933，13820589038
    传真：022-27461604
    email：zhchen@tju.edu.cn
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