>>>>
文章
作品
对话
曲 宏 1968年出生
1984～1988天津大学土木工程系工学学士、1988～1990甘肃省建科所工作、1990～1993同济大学工程结构研究所工学硕士
上海建筑设计研究院有限公司结构工程师
曾获：2002年国家科技进步二等奖、2003年第三届詹天佑土木工程大奖
代表作品：上海科技城结构设计、上海新世纪大厦结构设计、上海世纪广场结构设计
■自我陈述
个 人 陈 述
我是上海建筑设计研究院有限公司的一名结构工程师，1988年毕业于天津大学土木工程系，后又于1990年进入同济大学学习，1993年毕业,获硕士学位，同年进入上海院工作。工作十几年来，在各级领导和同事们的关心和支持下，通过自己的不断努力，取得了一些工作成绩。此次能有机会参加本次上海市青年结构设计新秀的评选，深感荣幸。
结构设计是一项内容广泛的实践性较强的工作，优秀的结构工程师应该具备全面的理论知识和丰富的实践经验。在实际设计中，理论知识的应用不能是简单的套用，需要能动性的发挥。上海院作为上海市乃至全国性的大型设计院，承担了大量的重大工程的设计工作，为个人的成长和能力的发挥提供了良好的平台。进院以来，在每个项目的设计中，自己都努力多思考﹑多学习﹑多总结，遇到难题在自己认真钻研的同时，虚心向前辈专家请教，不断提高自己的设计能力。同时还注重自己职业道德的培养，努力成为合格的结构工程师。
近年来，作为主要设计人和专业负责人参与完成了多项重大工程的结构设计工作，代表性的作品有上海科技城﹑上海新世纪大厦﹑东方巴黎霞飞苑﹑世纪广场﹑上海公共卫生中心﹑上海中医药大学以及目前正在进行的上海光源工程等。
在这些项目的设计过程中，充分利用所掌握的理论知识，针对每个工程的特点，认真研究结构方案，在尽力满足建筑造型需要的同时，努力使结构设计更加合理。在所完成的项目中，有多个工程获得了建设部和上海市的多种结构设计奖项，作为主要设计人的上海科技城项目获得了2002年国家科技进步二等奖，2002年上海市设计、施工研究综合科技进步二等奖及2003年第三届詹天佑土木工程大奖；作为专业负责人的世纪广场项目获得了2001年建设部优秀设计三等奖和2001年上海市优秀设计三等奖。
目前正在进行设计的上海光源工程是由中科院和上海市合作建设的国家重点工程，被称为启今为止国内最大的科学工程，工程的结构设计非常复杂，难度极高。结构设计有三大关键问题, 微米级的振动控制和地基变形控制要求，超长超厚混凝土结构的裂缝控制，大跨度异形钢屋盖的结构设计。为此设立了专项课题进行研究，将科研、试验、设计三者相结合。面对前所未有的挑战，作为结构专业负责人，有信心带领设计团队完成设计任务，为国家重点工程的建设再做贡献。
■文章
■作品
上海科技城结构设计
一、工程概况
上海科技城是1999年由上海市政府投资兴建的社会文化项目，曾为APEC会议主会场，主要用于向社会展示科技成果，普及科技知识，为当年上海市政府重点项目。现已成为上海市标志性建筑之一。上海科技馆位于浦东花木行政文化中心区，毗邻世纪公园，与浦东新区行政管理中心遥遥相对（见图一）。建筑物有主楼、附楼及下沉广场组成。
主楼建筑面积88000平方米，基地面积68726平方米，主楼最高四层，由低（11米）向高（49米）呈螺旋上升。建筑物平面呈半圆环形，最大半径160米，最小半径80米，外圆弧长490米。
二、结构设计
由于上海科技馆平面尺寸大、层数及高度变化多、建筑型体复杂。为满足建筑型体和建筑功能，在结构设计中分别采用了钢筋混凝土框架结构、预应力混凝土结构、钢结构和铝合金结构。
（一）上部结构设计
科技馆主楼为半圆环形平面，外圆弧长490m，宽近90m。 无论长度、宽度均超出我国现行设计规范的限值。综合建筑设计和建筑物使用功能，结构设计通过设置二条结构缝，将建筑物分成3个独立的结构体--A区、B区、C区见（图六、结构分区平面）。
A区结构体：本分区地上4层，地下1层，层高10 m。结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构，框架梁为有粘结预应力梁，梁跨度为18m。楼板采用井字梁，井字梁为无粘结预应力梁。屋面为四角锥平板式钢网架结构。
B区结构：本分区结构布置为大跨度不规则柱网，有一层及两层楼面处采用钢筋混凝土预应力梁框架结构，中间大空间椭球体为铝合金单层网壳结构，屋面采用大跨度空间钢桁架结构。
C区结构：引水渠通过本分区，使结构柱网不规则，柱网大小差异多，楼面结构跨度较大处，采用钢筋混凝土预应力梁，屋面由四角锥平板式钢网架、空间钢桁架、箱型断面钢梁三部分组成。
（二）超长地下室外墙控制裂缝设计
地下室外墙平面呈圆弧形，地下室外圆弧长度近300 m，内圆弧长达230 m，宽度近90 m，整个建筑物地下室无论从建筑设计还是从建筑物的使用功能均要求连续贯通，不能设置变形缝，且地下室顶板高出室外地坪1.2 m。混凝土强度等级为C40。本工程地下室外墙控制裂缝设计的关键之处是：地下室外墙的超长度；外墙上端暴露在室外，使混凝土易随季节气温变化而产生温度应力。针对上述因素，地下室外墙裂缝控制设计的原则是"抗放兼备，以抗为主"。"抗"就是给地下室混凝土外墙施加预应力抵消温度应力和部分收缩应力；"放"就是设置后浇带、分区施工、释放施工前期混凝土收缩应力，控制裂缝过早过多产生。
1外墙预应力设计
对正常使用阶段由于温度变化而引起大面积混凝土墙体裂缝，抗裂缝设计时采用预应力技术，沿墙体长向施加一定值的压应力，使墙体内的应力值达到在任何季节、任何工况下不出现拉应力或至少不出现超过混凝土抗拉强度值。
（1）温度应力计算
计算模型：地下室外墙体下端与基础底板连接，上端与楼板相接，但由于楼板厚度相对较薄，且同样配置预应力钢筋，张拉时可以认为墙体与楼板同步变形，即计算模型为：墙体沿长向、下端有约束，取5m宽地下室底板与其相连，上端为自由。预应力抗裂设计只考虑平均季节温差引起的轴向应力，不考虑室内外温度梯度差产生的弯曲应力。抗裂设计温差取△T=16C。采用大型通用有限元分析软件对墙体进行模拟计算。
（2）预应力计算结果
控制指标：地下室外墙板±0.00m标高至-5.400m标高范围内采用无粘结预应力，预应力筋采用抗拉强度标准值fptk=1860Mpa，单根直径d=15.24mm，。在地下室外墙板±0.00m标高至-2.00m标高范围内建立平均不小于2Mpa的预压应力,以下部分压应力逐渐减小。
预应力钢筋的布置：配筋沿竖向分为三段：上段2600mm范围内，2*2UΦ 15@200；中段1500mm范围内，2*2UΦ 15@300；下段1200mm范围内，2*2UΦ 15@400。顶部2*7UΦ 15。
（3）张拉设计
为不使地下室外墙过早产生裂缝，预应力分两次施加，以避免地下室外墙由于收缩等原因，使混凝土墙体产生开裂。第一次在混凝土强度达C25时张拉50%的设计拉力，第二次在混凝土强度达到设计值时张拉到设计拉力值。
2 施工后浇带
为克服混凝土的收缩、徐变变形，克服结构施工期的多种变形，设计上采用通过设置后浇带方法，使地下室外墙沿长度分为3个施工区段，每区段长度控制在100m以内。待各区段间变形趋于稳定后，浇筑后浇带，使墙体最终连为一体。各区段地下室外墙施工严格控制混凝土的水灰比，有针对性地对混凝土的浇筑、养护采用特殊措施，限制早期裂缝的过多出现。
（三）基础设计：
基础设计依据建筑物承受的荷载、地质情况以及建筑物所处环境特性。
由于结构两个方向的柱距均较大，一般均在18米以上，使得单柱荷载较大。
建筑物基地内有一引水渠通过，无论施工时还是建筑物建成后对引水渠均不能造成任何影响。
基础设计采用桩基础，桩尖持力层为第七层草黄色粉砂土层，桩基为柱下独立承台桩基础。桩型采用两种：在相对远离引水渠区域，采用打入式PHC管桩。在离引水渠较近区域采用钻孔灌注桩，以避免施工产生振动、挤土等不利影响。
上海光源结构设计介绍
一、工程概况
上海光源工程---------同步辐射工程（SSRF）位于上海浦东张江高科技园区内，用地范围约20万平方米，一期拟建约45000平方米，其中包括主体建筑、综合实验楼、综合办公楼及学术报告厅、客座公寓，以及相关工艺设备所需的动力设备等用房。其中: 主环：33800平方米，综合实验楼： 2140平方米，动力设备用房： 2580平方米，客座公寓： 4120平方米，综合办公楼： 2550平方米。
二、结构设计
主体建筑：主体建筑分环建筑和中心区建筑两部分。
1、环建筑：为钢筋混凝土框排架结构体系，屋盖为异形钢结构屋盖，与混凝土框排架柱的连接为固定铰支座及弹性限位支座。由于环建筑异形屋盖的建筑造型,使得结构难以设置永久性的变形缝，因而环向采用预应力混凝土梁,并在楼板中沿径向每隔60°设一道800mm宽施工后浇带。
结构分析模型：异形钢结构屋盖为----径向钢结构主梁（辐射状空间主梁）架设在三根钢筋混凝土立柱上，环向曲线型梁则为主梁提供支撑，径向主梁和环向梁的连接为刚接，异形钢结构屋盖与支承结构的连接为固定铰支座及弹性限位支座。
计算软件：异形钢结构屋盖-----3D3S（同济大学编制）、SAP2000（Computers and structures, Inc, Berleley, California, USA编制）；
混凝土框排架结构----中国建筑科学研究院PKPM系列软件；合肥工大PRCS预应力混凝土设计软件等；
桩基基础----同济大学TB-SP桩基计算软件、AutoBASE通用基础沉降计算软件等。
环建筑基础设计：钢筋混凝土框排架，基础采用独立承台桩基础，桩型采用41米，43米长D600钻孔灌注桩，桩基持力层为⑦2粉细砂层。
2、环建筑中的储存环隧道与光束线实验站大厅地坪连成一体，并与混凝土框排架之间设置抗振缝，以避免环建筑的振动影响同时起到沉降缝作用。储存环隧道与光束线实验站大厅基础均采用桩厚板基础，基础底板厚分别为1000mm ，1350mm，沿环向设一道1000mm宽施工后浇带，沿径向每隔60°设一道1000mm宽施工后浇带。桩型采用48米长D600mm钻孔灌注桩，桩基持力层为⑦2粉细砂层，并考虑采取桩底注浆及桩顶扩径措施。
3、中心区建筑中的电子直线加速器隧道、增强器隧道基础采用桩厚板基础，基础底板厚分别1000mm，桩型采用48米长D600mm钻孔灌注桩，并考虑采取桩底注浆措施，以减少基础沉降量。其余的设备机房均为钢筋混凝土框架结构，基础均采用独立承台桩基础， 桩型同环建筑的框排架结构 。
三、技术关键
（一）基础变形和振动设计
1、光源工程的工艺设计对储存环隧道及光束线实验大厅底板提出了极其严格的变形和振动控制要求。
储存环隧道基础底板振动控制要求为微米级.
储存环隧道基础底板变形控制值(沿光束线方向):
运行初期: <250μm/10m/年;
运行三年后达到: <100μm/10m/年; <2.5μm/10m/天; <1.0μm/10m/小时.
光束线实验大厅基础底板变形控制值(沿光束线方向):
沿运行初期: <350μm/10m/年;
运行三年后达到: <250μm/10m/年; <2.5μm/10m/天; <1.0μm/10m/小时.
2、设计准则
根据光源工程工艺对土建极其严格的变形和振动控制要求，应特别强调，按正常使用极限状态进行设计控制是本工程的主要设计特点。
光源工程工艺对土建的变形和振动控制要求极为严格，大大超过了常规土建设计的精度要求，所以按以往常规的设计方法已不完全适用。由于光源工程基地位于浦东张江地区，属于典型的上海软土地基，地基土的抗变形能力较差，以及软土对微振动的放大效应，使得变形和振动控制的矛盾尤为突出。所以，需根据已有的各类工程设计经验和技术储备，结合有关科研单位对各种技术难题进行科技攻关、创新，力求最大限度的满足工艺对土建结构工程的要求。
3、变形控制设计
针对上海光源工程对储存环隧道及光束线实验大厅底板极高的变形要求，为储存环隧道和实验大厅底板选择合理的基础型式，是首先应考虑且最为关键的，根据工程地质勘察报告所揭示的光源工程场地地质条件，以及上海地区长期工程实践经验，储存环隧道和光束线实验大厅底板的基础型式宜选择桩基础，有关桩基础的问题需从以下四方面考虑：
①．桩基持力层的选择
②．桩型的选择
上海地区常用的桩型一般为三种：预制混凝土方桩、预应力混凝土管桩和钻孔灌注桩，具体针对光源工程应从以下几方面来进一步分析：
（1） 沉降随时间的发展变化规律
（2） 沉桩的可能性
（3） 桩的抗振动能力
（4） 采取减少变形和抗微振动附加措施的可能性
③．桩顶荷载水平的控制
④充分利用结构刚度对调整不均匀沉降变形的能力
4.结构微振动的控制
1．微振动控制设计思路
（1） 调研和实测，摸清振动源
（2） 充分利用现场实测和数值模拟计算二种方法
（3） 分阶段设计和检测
（4） 地面脉动
（5） 近距离人类活动干扰振动
（二）异形钢结构屋盖设计：
主体建筑异形钢结构屋盖由八片异形双曲面组成。投影平面圆环形，环内直径为D1=117m，环外直径D2=211m，环内边周长L= 368m，环外边周长L= 662m，环内边高度H=17m，环外边支承于地面，呈螺旋形上升之势。柱网按环向轴线与径向轴线交点布置，环向轴线有三条，半径分别为105.5m、91.3m、58.6m。径向轴线间隔90呈放射状。
异形钢结构屋盖结构方案的设计思路为：辐射状空间主梁架设在三根钢筋混凝土立柱上，环向曲线型梁则为主梁提供支撑。考虑到空间渐开线由高到低，环向梁必须避开渐开线区域，否则会位于渐开线区域的上方，从而破坏美感，因此该区域附近的次梁必须依循渐开线弧度。
辐射状空间主梁为两跨（32.7 m、14.2m），断面为等截面工形钢梁，环向布置等截面工形钢梁。径向主梁和环向梁之间的异型双曲面由径向网格梁和环向网格梁组成单层网壳。径向主梁和环向梁连接节点为刚接，径向主梁与支承结构(混凝土柱)连接为固定铰支座，外环支座处为弹性限位支座。
（三）、混凝土结构裂缝控制：
本工程混凝土结构裂缝控制有两部分，第一：由于工艺要求，混凝土厚板
裂缝控制；第二：超长结构不设永久性结构缝的混凝土裂缝控制。
针对不同的结构部位采取措施：
1、混凝土厚板的裂缝控制措施：
(1)、混凝土配合比的试验研究和分析；
(2)、混凝土结构早期温度和收缩变形的理论分析和数值模拟；
(3)、混凝土结构早期收缩引起结构开裂机理分析与控制；
(4)、 施工措施(后浇带、养护、分仓施工、温差控制)；
2、超长结构混凝土裂缝控制：
由于主环建筑外形的异形屋盖使结构难以设置永久性的变形缝，形成超长结构。为此，对超长结构的裂缝控制措施在采取与混凝土厚板裂缝控制措施相同的同时，沿环向在框架梁中施加预应力，控制由于混凝土收缩变形产生的裂缝，环向框架梁采用后张法有粘结预应力混凝土。
ABBS建筑论坛 川ICP证B2-20030044
Copyright © 1998-2003 ABBS.com.cn All Righits Reserved
