深圳国际会展中心登录大厅与地下室结构设计

管长勇 何远明 李维博 骆年红

深圳市欧博工程设计顾问有限公司

1 深圳国际会展中心登录大厅与地下室

深圳国际会展中心共设计了南北两座登录大厅。北登录大厅位于凤塘大道北侧，与一个5万m2的超大展厅和两个2万m2的多功能展厅相邻；南登录大厅位于16个2万m2标准展厅的中部。作为会展建筑群中的标志性入口和会展登录、开幕活动、贵宾接待的重要场所，登录大厅的平面组合、空间形式及立面造型采用了曲线和曲面的设计手法，营造了独特、完整、流畅的空间体验。登录大厅地上共3层，橄榄形平面，东西向长约360m，南北向宽约100m，屋顶为绿化上人屋顶。登录大厅轴网间距9m，为了形成错落有致的空间布局，在两个登录大厅东西向屋顶上方均设置了高低起伏的架空屋盖结构，屋盖采用单层网壳结构体系。普通建筑空间采用经济高效的钢框架结构体系，大跨度的餐饮、会议、报告空间则采用平面桁架结构体系。

深圳国际会展中心地下2层，局部地下1层，分布于中央廊道与南北登录大厅下方，地下室主要功能空间为车库、设备用房及人防，其中人防位于南北登录大厅西侧。中央廊道为南北走向，总长约1.75km，作为会展中心主要交通枢纽，连接地上、地下及其他各功能区间，其下方的2层地下室共设计了9 000多个车位，保证地下交通组织连续流畅，超长地下室应运而生。凤塘大道从会展中心北侧穿过，将地下室分为南北两部分，为保证南北贯通，在凤塘大道下方设计下穿通道，南北侧地下室分别长1 250m和415m。另外，为满足会展快进快出、高效集散的交通组织需求，在地下室的东西两侧各设置了四条地下通道。

2 登录空间结构

登录功能是南北登录大厅的首要功能，为了满足快速疏导大规模观展人流的需求，大厅一层东侧设置了宽约63m、长约126m的登录大厅，大厅上部为结构标高22.3m的屋面层，屋面层采用跨度45m的平面桁架，营造了宽敞大气的空间感受。登录大厅屋盖采用单层网壳+分叉柱的结构形式，单层网壳最高点距地面约38m，网壳自然地向登录大厅前广场舒展，将这种大气磅礴的建筑结构风格延续升华。单层网壳由边长约6.5m的菱形网格拼接而成，各杆件采用高900mm、宽250mm、壁厚18mm的方通。支撑此屋面的是最大柱间距达到45m的分叉柱，在柱高18.5m处分为四枝，各分枝成放射状均匀分布。干柱采用直径1 300mm的钢管混凝土柱，分枝柱采用直径850mm、壁厚32mm的焊接钢管，干柱和分枝柱均使用Q390B型结构钢，并通过铸钢节点将其焊接为一体，形成分叉柱支撑拱形屋面的精巧外形。

3 会议与餐饮空间结构

1 北登录大厅实景

2 单层网壳整体提升

3 鸟瞰图

4 国际报告厅效果图

5 国际报告厅桁架立面图

南北登录大厅依据就近原则设置了多个会议厅、会客厅、宴会厅以及报告厅，可以提供各种规模的会议、报告以及宴会场地。其中，北登录大厅设置了1 920座的高规格国际报告厅，报告厅的上人屋面跨度长达45m，且屋面下存在多种吊挂荷载，经过综合分析，选择了中部起拱的平面桁架作为该区域的水平受力构件；南登录大厅在二层设置了长81m、宽45m、空间可分割的多功能厅。为保证使用空间的最大化，依旧选择了45m跨度的平面桁架。该平面桁架高3.4m，腹杆与下弦杆夹角在40°左右，大跨度屋面为满足排水要求，按3%结构找坡，因而中部起拱700mm。弦杆采用高600mm、宽500mm、腹板厚度20mm、翼缘厚度20～80mm的焊接工字钢，厚度＜40mm的板件采用Q345B结构钢，厚度＞40mm的板件采用Q345GJ-B结构钢。

4 登录大厅的特殊节点

登录大厅的桁架、网架、钢梁与柱子连接处为多杆件交接部位，若采用焊接法，则会存在多焊缝重叠应力集中的现象。为保证结构安全、降低施工难度，在分叉柱节点处采用铸钢一次成型，并运用有限元软件（ABAQUS与ANSYS）将各个节点划分为六面体单元后再施加杆端荷载，以研究铸钢节点在各个工况下的变形及应力分布情况。

5 地下空间结构

深圳国际会展中心地处狮子洋与内伶仃洋交汇处，属冲积海积平原，原始地貌主要为河涌、沟渠和鱼塘，地下淤泥层较厚，天然地质条件较差。为满足建筑使用要求，同时综合考虑工期、经济性等多方面因素，深圳国际会展中心采用了旋挖成孔灌注桩与高强混凝土预应力管桩基础。旋挖桩基础抗压兼抗拔，用于建有地下室的区域，展厅区域无地下室，不需抗拔，因此采用预应力管桩基础。

深圳国际会展中心距海较近，地下水位长年处于较高水平，2层地下室埋深10.3m。为满足建筑结构防水、防腐及抗浮要求，地下室结构选用钢筋混凝土框架结构，且整个地下室结构仅在地下连通道与地下室连接处各设置一道伸缩缝，因此属于超长混凝土结构。

6 桁架与柱连接节点有限元分析

7 管节点有限元分析

8 多功能厅效果图

9 基础分布图

10 地下一层无梁楼盖、梁板式结构分布图

11 地下室顶板无梁楼盖、梁板式结构分布图

地下室主要功能为车库与设备用房，地下管线错综繁多，为了保证设备管线的灵活布置，同时又不影响建筑净高的要求，会展中心地下室楼板主要采用无梁楼盖结构形式。无梁楼盖没有明梁，使得建筑结构更为轻巧简洁，空间更加方便开阔，提高了空间的使用效率。不仅如此，无梁楼盖还具有施工快捷、经济惠民等优势。然而受到电梯洞口、设备管井等因素的限制，局部区域无法布置无梁楼盖，于是采用梁板式楼盖结构形式，两种结构形式的结合使得竖向管线与电梯井道的布置更加灵活高效，建筑空间也更为规整。

6 超长地下室难点设计

《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）中规定，当建筑结构超过一定尺度范围时，应设置伸缩缝，且框架结构伸缩缝的最大间距不宜超过55m。但是，对于地下水位较高或有防水要求的地下结构来说，结构分缝处的防水问题很难处理。由于项目距海较近、地下水位较高，故对地下室的防水有较高要求，而无缝超长钢筋混凝土结构恰好可以解决这一问题。

但是超长混凝土结构对温度、收缩、徐变作用十分敏感，容易因温度变化和混凝土凝结硬化过程中发生的体积变化等原因出现开裂，进而影响建筑的美观及正常使用，而且会展中心地下室结构最大不分缝长度为1 250m，是常规超长地下室结构长度的数倍，这无疑为结构设计带来了挑战。为了克服上述困难，设计团队从地下室的设计与构造、建筑材料、施工建造等多方面采取了应对措施，此处仅重点介绍设计与构造方面采取的措施。

12 底板结构沟与后浇带分布图

13 底板结构沟做法

14 地下一层后浇带分布图

15 顶板结构构造措施分布图

16 短边与地下室相连处结构沟做法

17 室外墙诱导缝做法

在结构计算方面，利用有限元软件进行专项分析，通过分析超长混凝土结构在温度、收缩及徐变作用下的应力应变情况以及施工过程中采用跳仓法、后浇带设置等措施的施工模拟结果，来指导地下室的结构设计。在构造措施方面，将地下室底板每隔约150m设置一道与后浇带结合设置的结构沟，地下室顶板也每隔约150m设置一条后浇带，地下一层仅设置后浇带，中廊部分每隔约300m预留一条后浇带，待主体结构完工后再浇筑（后浇带均在两侧混凝土浇筑完成后60天浇筑）。建有地下室区域的顶板结构与展厅地面结构相连，为减小宽度方向的面内刚度，在各展厅短边与地下室相连的第一跨设置结构沟。由于外墙本身刚度大且长度超长，养护条件差，容易出现裂缝，故地下室外墙每隔30m设置一道诱导缝。地下室外墙在各楼层后浇带对应的位置亦设置后浇带，后浇带浇筑封闭时间亦为两侧混凝土浇筑后60天。

7 总结

登录大厅在会展项目中有着举足轻重的作用，单层网壳+分叉柱的结构形式将登录大厅建筑与结构的美展现得淋漓尽致。在其设计过程中，我们总结了如下经验：1）大空间屋盖造型别致时优先选用单层网壳+分叉柱的结构体系；2）当荷载与大跨度同时存在时非屋面层优先选用平面桁架，可以通过中部起拱来降低桁架整体高度并提高刚度；3）多杆件交于一点时，为避免焊接结构产生过多残余应力，可采用铸钢节点，同时对节点进行精细的有限元分析，以保证结构复杂、薄弱位置的安全冗余。

在地下室结构设计方面，我们结合建筑功能和正常使用要求，选用了超长无缝钢筋混凝土结构，解决了因分缝引起的建筑防水隐患；依靠设计与构造措施，减少或消除了因超长混凝土结构开裂导致的不利影响；无梁楼盖与梁板式相结合的地下室楼板结构形式使建筑结构轻巧简洁，空间使用率也得到了提高。