第26卷第5期2010年10月
结构工程师
Structural
Engineers
V01．26，No．5Oct．2010
世博会英国馆裙房大悬挑折板结构设计与分析
李伟兴1，+
许晓梁1
MarcoCerini2
ClMCompany，LondonE4EH)
(1．同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092；2．AKTDesign
摘要世博会英国馆周边裙房的钢筋混凝土异形结构给结构设计带来巨大挑战，常规的计算分析方法已不再适用。通过采用平面框架模型和空间三维有限元模型的不同建模方法，解决了不同的结构难题，为该复杂结构的设计实现提供了思路。还通过利用多种结构软件对周边裙房及其基础进行的受力
分析，得出一些有益的分析结论和设计体会，为今后类似工程提供参考借鉴。关键词上海2010年世博会，英国馆，裙房，悬挑肋梁，折板，筏基
StructuralDnalysisforLarge-CantileveresignandA
roundShanghaiEXPOUKPavilionCanopyA
LIWeixin91
‘XUXiaolian91
MarcoCerini2
(1．TheArchitecturalDesign&ResearchInstituteof
2．AKT
TongjiUniversity(Group)Co．，Ltd．，Shanghm200092，China；
ECIM4EH，UK)
pany，LondonDesignCom
Abstract
Innovativearchitecturalconceptleadsto
a
largechallengeforstructuraldesignoflargecantilever
ethoddoesdesignm
not
canopyaroundShanghaiEXPOUKpavilion，especially，conventional
workforthis
emodelanalysisand3Dfiniteelementanalysis，thispaperirregularstructure．Throughapplicationof2Dfram
econstructivemethodstosolvevariousstructuralpresents80m
problems．Therefore，afeasiblepathtoanalyse
thecomare$havebeenadoptedintheplicatedstructurehasbeengot．SeveralcalculationsoftwAs
a
designprojects．
process．
result，someanalysisconclusions
can
beregarded
as
referencesforsimilarengineering
Keywords
Shanghai2010E)(Po，UKpavilion，podium，cantileverrib，hipped-phtestructure，raftfoundation
所HeatherwickStudio原创设计，同济大学建筑设
1引言计研究院(集团)有限公司作为国内合作设计单
位承担初步设计的配合并完成施工图设计。
为了配合“送给世博会的礼物”的建筑设计理念，作为“礼物”的场馆被放置在刚刚被打开的“包装纸”里面。而且，这还是一座可以随着黄浦江吹来的微风徐徐摆动的“活”的建筑。主展馆周边裙房正是那张刚刚展开的“包装纸”。
图1为建筑效果图，图2为建筑设计理念。周边裙房为两层钢筋混凝土结构，其中，底层辅助用房为无梁板墙结构，坡道顶大悬挑雨篷为混凝土悬挑肋梁支承的空间折板结构，开放式景观步道采用钢筋混凝土折板结构，裙房的外挑雨蓬和景观步道共同构成了“礼物包装
上海2010年世博会英国国家馆由一个主展馆和环绕基地周边的裙房组成，场地中央为折板状的开放式景观步道。主展馆部分的总尺寸为
25
m(宽)x25m(长)x20m(高)。内木结构盒
为15m(宽)×15m(长)×10．4m(高)，周边装饰约6万余根7．5m长的亚克力装饰杆，外套铝合金套管。所有其他的功能用房均设置于周边裙房内，裙房分为工作人员区域、辅助用房区域、公共餐馆和贵宾区。总占地面积为6面积约为2
400
575
m2，建筑
m2，其中，主展馆约占160m2，整
案由英国著名建筑设计事务
个建筑无地下室。
收稿日期：2010-02—10
’联系作者，Email：121wx@日幽．com
StructuralEngineersV01．26，No．5
2
ethodStudyofDesignM
纸”的空间皱褶平面。其结构设计难度在于：
①建筑外形极其复杂，没有任何规律可言，现有的结构计算程序很难进行完整的整体建模分析；②悬挑雨篷的最大悬挑长度达到14．2m，需严格控制超大悬挑梁的挠度和裂缝；③由于各
墙肢墙底反力差别很大，基础设计需要严格控制不均匀沉降。
图1建筑效果图
Fig．1
Sketchofthe
structure
图2建筑设计理念
Fig．2
Architecturaldesignidea
2周边辅房结构计算分析
周边裙房为两层钢筋混凝土空间复杂结构，由于建筑平面和立面的几何关系无规律性，结构构件基本靠空间坐标点定位，按现有的结构计算
程序几何建模颇具难度，因此必须对悬挑肋梁分
类进行建模分析。
2．1结构方案分析
计算分析时首先将整个裙房结构划分为38榀独立的平面框架，每榀肋梁框架的间距3—
4
m，考虑折板作为翼缘的作用，平面框架中的肋
梁可视为T形截面。300mm厚坡道板既是底层辅房的屋顶，又是连接肋梁和外围斜墙的重要构件，它确保了结构的整体性。雨篷板为175Into
厚的现浇混凝土空间折板。
对于无下部辅房区域的悬挑肋梁，情况又有所不同，这部分大悬挑肋梁完全由尾部延伸段来
提供抗倾覆弯矩，延伸段埋置于地基土中，且其延
伸长度不小于肋梁悬挑长度。
在平面框架分析中，考虑到框架的侧移刚度对于大悬挑肋梁的挠度控制至关重要，底层的所
有内墙均采用250—300mm厚的钢筋混凝土墙，外斜墙为300mm厚的钢筋混凝土墙，纵横分布的内墙与斜外墙通过300mm厚坡道板连接为一个完整的抗侧力体系，从而有效地将坡道标高处的侧移值控制在h／800以内。东侧贵宾室(即图3中4～12轴／U—x轴区域)需要空旷房间，没有条件设置内墙，于是对两侧墙厚加厚至400mm，
坡道板厚同时也加厚为350
mm。
肋梁根据几何及受荷情况分为四组，其分类规则详见表1。肋梁编号详见图3，编号顺序为从左上角顺时针至左下角。．2计算假定及控制指标
主要计算假定：①悬挑肋梁的有效翼缘宽度
取1．5m；②每榀肋梁视为一个独立的悬臂构件，不考虑肋梁之间空间折板雨篷提供的附加刚度；
③采用二维平面模型计算，受荷宽度(有效宽度)
近似取为3／4肋梁悬挑长度处的相邻肋梁宽度。
计算控制指标：①取2．5倍的弹性计算挠度作为长期挠度，其限值为／,／150，L为悬臂长度；②考
虑到l临时场馆的设计使用年限仅1年，将肋梁裂
表1
肋梁建模分类表
Table1
Classificationofrib
models
肋梁肋梁有无
是否模型
类型
编号
辅房上人内容I1．32～43无否肋梁
Ⅱ2～12有是肋梁、坡道及内外墙Ⅲ13—25有否肋梁、坡道及外墙Ⅳ
26～31
有
是
肋梁、坡道及
外墙
2
设计方法研究
3
结构工程师第26卷第5期
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图3悬挑肋梁编号
Fig．3
Serial
number
forcantilever
ribs
缝宽度限值由0．20mill放宽为0．30mm；③按照《世博会临时建筑物、构筑物设计标准》‘川，本工程的地震作用折减系数取0．65，基本风压仍按50年一遇取值。结构重要性系数取0．9。2．3悬挑肋梁分析
针对肋梁建模分类，采用计算程序ETABS8．5．4分别对各编号肋梁进行分析。实际模型显示的荷
其荷载取值：①自重程序自动考虑；②屋面板
恒载5．48kN／m2；③屋面板活载：3．5kN／m2(上人)，0．5kN／m2(不上人)；④坡道板恒载3．2kN／m2；⑤坡道板活载3．5kN／m2；⑥悬挑屋面地震荷载与风荷载的较大值：1kN／m2；⑦土侧压力系数取0．6。
其考虑的荷载工况：(1)D+L，用于挠度验算；
(2)1．2D+1．4L+o．84W，用于承载力验算；(3)1．35D+0．98L+0．84W，用于承载力验算；
(4)1．2D+0．6L+1．3E，该组合不起控制作用。
其中，D代表恒载，L代表活载，w代表风载，E代表竖向地震荷载。
根据肋梁建模的四种类型，分别取RIB35，RIB5，RIB20，RIB29为例，说明肋梁的配筋设计、
载为有效宽度内荷载值，肋梁高度示意如图4
所示。
图4肋梁截面高度定义
Fig．4
Definitionofribsectionheight
裂缝宽度及挠度验算。其计算模型如图5(a)一
(d)所示，主要计算结果如表2
所示。
2
4坡道板、内外墙殛肋粱三维模型分析前
17将肋棠编组单独拆舒小来进行汁算分
析，这种打法实际I。忽略丁肋泶群、屋面板、坡道板
与墙怵的其同协同作用，目此有必要采刚有限元分
析技术将这蝗结构构件综音为一个整体．考虑它们之间的西问作丌j但箍于建筑的无规律性以及整体建模讣算量巨大现有的结构il算程序很雌将所有的结构进{r档体建模分析同时，由于本结构受
力接近为平由应变nI题．于址分块建模成为一种
县有tT实施性的冉法
F而，以最具代表性的4一
t2自I—u—x轴和北删N—U轴两个区域分块为例
介绍有限元建模分析(罔6、囝7)，其中堵体．坡道及餍晦扳均采H{壳单元模拟。
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幽5口娄型帖桨计竹模型
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Cal目cul#类型肋alJon～¨粱主要计算结果
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除丫北侧N“u轴Ⅸ域屋面板恒载取位为
I
28kN／m3外，其余荷藏取值与上一节肋粱简载
相同。为r增加计算结粜的呵信度，采用r国外
设汁方法研究5
结构工程师第26卷第5期
软件RohI和ETABS8
j
4分别对4～12轴／L～x轴区域和北侧N—U轴区域进行r比对计算分析．两个软件的计算结果吻合较好。
24
1
4～1
2轴／U～x轴区域
从图#可知．在D十L组合下，坡道的最大水
平位移为O
5
mm，由于坡道板与内墙的共同作
用，使得坡道扳处水平位移很小(最大为0
5
mm)，侧移为1／864，肋粱的单榀计算模型可“认为无侧移。单榀计算模型中在坡道与外墙空点处施加一个单向间定钕，限制水平位移。
图8坡遭倒移分析结果
Fig8
Calcu]allon
J∞uIh
fnr…deh…nn
椹据幽9的计算结果，肋蘩、墙体及坡道板的
配筋计算将根据单榀模型的分析结果，并湎过加强坡遵板长向的配筋来考虑面外弯矩的影响。
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墨
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用9驻道长向弯矩
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lmn目ludInd…I
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m。叩
24
2北侧N—u轴区域
北侧N—U轴区域．屋面悬挑板下无肋梁，屋
面板的最大悬臂长度为4
89(I
mm。由于屋面板
为折板，大大增加肋板的抗弯附度。计算侧重于悬挑板的分析，对悬挑板进行单元细分．墙体与基
础剐接(图10)。
阿10北侧N～U轴匠峨计算模型
Fig10
CaJc．1ation
modelinthe＆删。f“b
N—U
无肋粱支承屋面折板的最大悬臂长度为
4890
mm，由图1I可知+该处的弹性挠度为
L163
mnl，塑性挠赓为1t
65
x
2
U150=32
6…。这个计算结果约为同样条件5=29㈣一(
F
悬挑平板的I／2，可见空间折板帕抗弯刚度要远远大干甲板，这对于挠度的控制是很有利的。限于文章篇幅，其内力计算结果不一一给出。
囝1I悬挑月面板挠度
Fig11
De【lPrI，un
eIcIne|㈣ofⅢ1Illev…mf
3裙房筏板基础设计
为便于世博会后建设场地的再利用，本工程的基础按照《世博会临时建筑物．构筑物设计标准》‘tJ的要求，辅房区域采用了天然筏板基础形
式，开放式景观步道区域采用实铺地坪的城市道
路做法。往板下地基土全部采_LlI砂垫层换填法进
行地基加围处理，开放式景观步道区域首先清除杂填土或较太的障碍物至较均匀的老黏十层，然后机械碾压．再分层鹾实叫填．3．1计算控制指标
筏板基础计算控制指标：①基底反力不太于处理后地基承载力设计值100kPa；②筏板底最大沉降值不太于Ioomm；⑧相邻竖向构件下底沉降差控制在04％以内；④筏板的最大裂缝宽度不
大于0
2
mm。
验算地基承载力和裂缝宽度时同上部结构一样采用了平面框架模型，验算最大沉阵值和差异沉降时则采用了三维有限元模型。两种计算模型均考虑了基础与上部结构的共同作用，弹性地基
月憧通过弹性地基基床系数法子以宴现。
3．2筏板计算分析
以肋粱RIB29为例，其平血计算框架模型如图12所示。弹性刚度系
取值与筏板单元的宽
度有关．计算中考虑混凝土收缩和徐变的影响将
StnleturalEngineersVol26，No5
6
,-s1印MethodStudyofD
筏板的抗弯H幢乘以o
5的折碱系数。图12肋粱RIB29平面计算模型
Hg
12
Two-m呲mhd
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ofRI聃
图13、图14分别为平面模型的基底反力和筏板内力计算结果，设计以此进行地基承载力、配筋和裂缝宽度的验算。图15为西北角筏板的三
-却．：导=__斗_‰牟。曼…
圈1313肋粱‰rRI“B29…基底反力计算结果
Fig
l…m“RIB29
…
＼
、
，如寻，}帛毒。曼～
图14眈粱RBendingIB29筏板弯矩计算结果
Fig14
…of
R1829
图15西北角筏板的沉降变形示意用
ng15
Rdfoum…∞alement
at
NW
c…
维祝降变形图，该区域为裙房中筏板受力最为集中的区域。计算结果表明，在考虑上部结构剐度
贡献后，筏板基础的最大沉降值为81mm(实际1年内沉降为60％一70％)，最大沉降差o35％。
满足国内相关规范要求。
4其他设计要点
本工程的钢筋棍凝土内、外墙不仅承受竖向
荷载，同时为悬挑肋粱提供抗侧刚度，所以其受力特征更类似于剪力墙。计算分析中．首先将平面框架模型计算得到的水平反力按刚度分配给每片墙肢，然后对每片墙肢按压、弯、剪构件进行配筋计算，其配筋构造同时需满足剪力墙构造边缘构
件的规定。
部分斜外墙由于建筑门窗开设尺寸较大．形成九窗顶连粱和窗问短肢墙。门窗顶连梁按弯、剪、扭进行配筋计算，而窗问短肢墙承受坡遵板带和门窗顶连粱的弯矩以及竖向轴力共同作用，敲按双向压弯构件进行配筋计算。
悬挑雨篷的空间折板是协调各榀肋粱共同工
作的重要结构构件，其受力非常复杂。为使实际做法与计算模型一致，必须确保其整体性．所以施工图设计中要求雨篷折板的受力钢筋必须采用机槭连接或焊接方式，不得采用搭接连接。5结语
新颖的建筑理念给英国馆的结构工程师带来巨大挑战，主展馆周边裙房作为钢筋棍凝土的空
间异形结构，很难再采用常规的计算分析方法进
行设计。本文结合世博会英国馆的设计过程，通过平面框架模型和空问三维模型的不同建模方法，解决了不同的结构难题，为该复杂结构的设计实现提供了思路，同时利用多种结构软件对周边辅房进行受力分析，得出以下结论：
(1)变截面悬挑肋梁的设计可偏安全地采用平面框架模型进行计算分析，挠度和裂缝是主要的控制指标．必须严格满足规范要求。
(2)空问折板结构必须采用三维模型进行有限元分析，得到准确的内力分布，然后才能进行配筋计算。计算表明，折板结构的抗弯刚度比平板
结构大得多，故三维模型的挠度计算值比平面模
型计算结果小报多。
设计方法研究
-7
(3)为有效控制超长悬挑肋梁的挠度，确保底层结构具有足够抗侧刚度是至关重要的。本工
程坡道标高处的侧移角值控制在h／800以内，在此条件下，平面框架模型可按无侧移框架进行计
算分析。
(4)对于复杂空间结构的基础计算，应考虑
基础和上部结构的共同工作，才能得到符合实际的内力分析结果。
复杂的结构形式同样对现场施工方在放样定位、模板支架、钢筋绑扎等方面提出巨大挑战。在设计方、施工方以及其他参建各方的密切配合下，
本工程的周边裙房顺利建成投入使用。本文的设
计分析过程可以为今后类似工程提供参考借鉴。
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分析，得出一些有益的分析结论和设计体会，为今后类似工程提供参考借鉴。关键词上海2010年世博会，英国馆，裙房，悬挑肋梁，折板，筏基
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(1．TheArchitecturalDesign&ResearchInstituteof
2．AKT
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Innovativearchitecturalconceptleadsto
a
largechallengeforstructuraldesignoflargecantilever
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canopyaroundShanghaiEXPOUKpavilion，especially，conventional
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为了配合“送给世博会的礼物”的建筑设计理念，作为“礼物”的场馆被放置在刚刚被打开的“包装纸”里面。而且，这还是一座可以随着黄浦江吹来的微风徐徐摆动的“活”的建筑。主展馆周边裙房正是那张刚刚展开的“包装纸”。
图1为建筑效果图，图2为建筑设计理念。周边裙房为两层钢筋混凝土结构，其中，底层辅助用房为无梁板墙结构，坡道顶大悬挑雨篷为混凝土悬挑肋梁支承的空间折板结构，开放式景观步道采用钢筋混凝土折板结构，裙房的外挑雨蓬和景观步道共同构成了“礼物包装
上海2010年世博会英国国家馆由一个主展馆和环绕基地周边的裙房组成，场地中央为折板状的开放式景观步道。主展馆部分的总尺寸为
25
m(宽)x25m(长)x20m(高)。内木结构盒
为15m(宽)×15m(长)×10．4m(高)，周边装饰约6万余根7．5m长的亚克力装饰杆，外套铝合金套管。所有其他的功能用房均设置于周边裙房内，裙房分为工作人员区域、辅助用房区域、公共餐馆和贵宾区。总占地面积为6面积约为2
400
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ethodStudyofDesignM
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墙肢墙底反力差别很大，基础设计需要严格控制不均匀沉降。
图1建筑效果图
Fig．1
Sketchofthe
structure
图2建筑设计理念
Fig．2
Architecturaldesignidea
2周边辅房结构计算分析
周边裙房为两层钢筋混凝土空间复杂结构，由于建筑平面和立面的几何关系无规律性，结构构件基本靠空间坐标点定位，按现有的结构计算
程序几何建模颇具难度，因此必须对悬挑肋梁分
类进行建模分析。
2．1结构方案分析
计算分析时首先将整个裙房结构划分为38榀独立的平面框架，每榀肋梁框架的间距3—
4
m，考虑折板作为翼缘的作用，平面框架中的肋
梁可视为T形截面。300mm厚坡道板既是底层辅房的屋顶，又是连接肋梁和外围斜墙的重要构件，它确保了结构的整体性。雨篷板为175Into
厚的现浇混凝土空间折板。
对于无下部辅房区域的悬挑肋梁，情况又有所不同，这部分大悬挑肋梁完全由尾部延伸段来
提供抗倾覆弯矩，延伸段埋置于地基土中，且其延
伸长度不小于肋梁悬挑长度。
在平面框架分析中，考虑到框架的侧移刚度对于大悬挑肋梁的挠度控制至关重要，底层的所
有内墙均采用250—300mm厚的钢筋混凝土墙，外斜墙为300mm厚的钢筋混凝土墙，纵横分布的内墙与斜外墙通过300mm厚坡道板连接为一个完整的抗侧力体系，从而有效地将坡道标高处的侧移值控制在h／800以内。东侧贵宾室(即图3中4～12轴／U—x轴区域)需要空旷房间，没有条件设置内墙，于是对两侧墙厚加厚至400mm，
坡道板厚同时也加厚为350
mm。
肋梁根据几何及受荷情况分为四组，其分类规则详见表1。肋梁编号详见图3，编号顺序为从左上角顺时针至左下角。．2计算假定及控制指标
主要计算假定：①悬挑肋梁的有效翼缘宽度
取1．5m；②每榀肋梁视为一个独立的悬臂构件，不考虑肋梁之间空间折板雨篷提供的附加刚度；
③采用二维平面模型计算，受荷宽度(有效宽度)
近似取为3／4肋梁悬挑长度处的相邻肋梁宽度。
计算控制指标：①取2．5倍的弹性计算挠度作为长期挠度，其限值为／,／150，L为悬臂长度；②考
虑到l临时场馆的设计使用年限仅1年，将肋梁裂
表1
肋梁建模分类表
Table1
Classificationofrib
models
肋梁肋梁有无
是否模型
类型
编号
辅房上人内容I1．32～43无否肋梁
Ⅱ2～12有是肋梁、坡道及内外墙Ⅲ13—25有否肋梁、坡道及外墙Ⅳ
26～31
有
是
肋梁、坡道及
外墙
2
设计方法研究
3
结构工程师第26卷第5期
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图3悬挑肋梁编号
Fig．3
Serial
number
forcantilever
ribs
缝宽度限值由0．20mill放宽为0．30mm；③按照《世博会临时建筑物、构筑物设计标准》‘川，本工程的地震作用折减系数取0．65，基本风压仍按50年一遇取值。结构重要性系数取0．9。2．3悬挑肋梁分析
针对肋梁建模分类，采用计算程序ETABS8．5．4分别对各编号肋梁进行分析。实际模型显示的荷
其荷载取值：①自重程序自动考虑；②屋面板
恒载5．48kN／m2；③屋面板活载：3．5kN／m2(上人)，0．5kN／m2(不上人)；④坡道板恒载3．2kN／m2；⑤坡道板活载3．5kN／m2；⑥悬挑屋面地震荷载与风荷载的较大值：1kN／m2；⑦土侧压力系数取0．6。
其考虑的荷载工况：(1)D+L，用于挠度验算；
(2)1．2D+1．4L+o．84W，用于承载力验算；(3)1．35D+0．98L+0．84W，用于承载力验算；
(4)1．2D+0．6L+1．3E，该组合不起控制作用。
其中，D代表恒载，L代表活载，w代表风载，E代表竖向地震荷载。
根据肋梁建模的四种类型，分别取RIB35，RIB5，RIB20，RIB29为例，说明肋梁的配筋设计、
载为有效宽度内荷载值，肋梁高度示意如图4
所示。
图4肋梁截面高度定义
Fig．4
Definitionofribsectionheight
裂缝宽度及挠度验算。其计算模型如图5(a)一
(d)所示，主要计算结果如表2
所示。
2
4坡道板、内外墙殛肋粱三维模型分析前
17将肋棠编组单独拆舒小来进行汁算分
析，这种打法实际I。忽略丁肋泶群、屋面板、坡道板
与墙怵的其同协同作用，目此有必要采刚有限元分
析技术将这蝗结构构件综音为一个整体．考虑它们之间的西问作丌j但箍于建筑的无规律性以及整体建模讣算量巨大现有的结构il算程序很雌将所有的结构进{r档体建模分析同时，由于本结构受
力接近为平由应变nI题．于址分块建模成为一种
县有tT实施性的冉法
F而，以最具代表性的4一
t2自I—u—x轴和北删N—U轴两个区域分块为例
介绍有限元建模分析(罔6、囝7)，其中堵体．坡道及餍晦扳均采H{壳单元模拟。
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幽5口娄型帖桨计竹模型
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4一12轴／U～x轴Ⅸ域{I箅模Fig6
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4～PJU～…
R￡7叫图rm7
a…4。l11…轴／inlh-mlJ‘xⅧ轴Ⅸ域掣“划分
d…4一m／lJ—x
除丫北侧N“u轴Ⅸ域屋面板恒载取位为
I
28kN／m3外，其余荷藏取值与上一节肋粱简载
相同。为r增加计算结粜的呵信度，采用r国外
设汁方法研究5
结构工程师第26卷第5期
软件RohI和ETABS8
j
4分别对4～12轴／L～x轴区域和北侧N—U轴区域进行r比对计算分析．两个软件的计算结果吻合较好。
24
1
4～1
2轴／U～x轴区域
从图#可知．在D十L组合下，坡道的最大水
平位移为O
5
mm，由于坡道板与内墙的共同作
用，使得坡道扳处水平位移很小(最大为0
5
mm)，侧移为1／864，肋粱的单榀计算模型可“认为无侧移。单榀计算模型中在坡道与外墙空点处施加一个单向间定钕，限制水平位移。
图8坡遭倒移分析结果
Fig8
Calcu]allon
J∞uIh
fnr…deh…nn
椹据幽9的计算结果，肋蘩、墙体及坡道板的
配筋计算将根据单榀模型的分析结果，并湎过加强坡遵板长向的配筋来考虑面外弯矩的影响。
’罨
墨
l翼
用9驻道长向弯矩
ng-9
lmn目ludInd…I
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m。叩
24
2北侧N—u轴区域
北侧N—U轴区域．屋面悬挑板下无肋梁，屋
面板的最大悬臂长度为4
89(I
mm。由于屋面板
为折板，大大增加肋板的抗弯附度。计算侧重于悬挑板的分析，对悬挑板进行单元细分．墙体与基
础剐接(图10)。
阿10北侧N～U轴匠峨计算模型
Fig10
CaJc．1ation
modelinthe＆删。f“b
N—U
无肋粱支承屋面折板的最大悬臂长度为
4890
mm，由图1I可知+该处的弹性挠度为
L163
mnl，塑性挠赓为1t
65
x
2
U150=32
6…。这个计算结果约为同样条件5=29㈣一(
F
悬挑平板的I／2，可见空间折板帕抗弯刚度要远远大干甲板，这对于挠度的控制是很有利的。限于文章篇幅，其内力计算结果不一一给出。
囝1I悬挑月面板挠度
Fig11
De【lPrI，un
eIcIne|㈣ofⅢ1Illev…mf
3裙房筏板基础设计
为便于世博会后建设场地的再利用，本工程的基础按照《世博会临时建筑物．构筑物设计标准》‘tJ的要求，辅房区域采用了天然筏板基础形
式，开放式景观步道区域采用实铺地坪的城市道
路做法。往板下地基土全部采_LlI砂垫层换填法进
行地基加围处理，开放式景观步道区域首先清除杂填土或较太的障碍物至较均匀的老黏十层，然后机械碾压．再分层鹾实叫填．3．1计算控制指标
筏板基础计算控制指标：①基底反力不太于处理后地基承载力设计值100kPa；②筏板底最大沉降值不太于Ioomm；⑧相邻竖向构件下底沉降差控制在04％以内；④筏板的最大裂缝宽度不
大于0
2
mm。
验算地基承载力和裂缝宽度时同上部结构一样采用了平面框架模型，验算最大沉阵值和差异沉降时则采用了三维有限元模型。两种计算模型均考虑了基础与上部结构的共同作用，弹性地基
月憧通过弹性地基基床系数法子以宴现。
3．2筏板计算分析
以肋粱RIB29为例，其平血计算框架模型如图12所示。弹性刚度系
取值与筏板单元的宽
度有关．计算中考虑混凝土收缩和徐变的影响将
StnleturalEngineersVol26，No5
6
,-s1印MethodStudyofD
筏板的抗弯H幢乘以o
5的折碱系数。图12肋粱RIB29平面计算模型
Hg
12
Two-m呲mhd
raodel
ofRI聃
图13、图14分别为平面模型的基底反力和筏板内力计算结果，设计以此进行地基承载力、配筋和裂缝宽度的验算。图15为西北角筏板的三
-却．：导=__斗_‰牟。曼…
圈1313肋粱‰rRI“B29…基底反力计算结果
Fig
l…m“RIB29
…
＼
、
，如寻，}帛毒。曼～
图14眈粱RBendingIB29筏板弯矩计算结果
Fig14
…of
R1829
图15西北角筏板的沉降变形示意用
ng15
Rdfoum…∞alement
at
NW
c…
维祝降变形图，该区域为裙房中筏板受力最为集中的区域。计算结果表明，在考虑上部结构剐度
贡献后，筏板基础的最大沉降值为81mm(实际1年内沉降为60％一70％)，最大沉降差o35％。
满足国内相关规范要求。
4其他设计要点
本工程的钢筋棍凝土内、外墙不仅承受竖向
荷载，同时为悬挑肋粱提供抗侧刚度，所以其受力特征更类似于剪力墙。计算分析中．首先将平面框架模型计算得到的水平反力按刚度分配给每片墙肢，然后对每片墙肢按压、弯、剪构件进行配筋计算，其配筋构造同时需满足剪力墙构造边缘构
件的规定。
部分斜外墙由于建筑门窗开设尺寸较大．形成九窗顶连粱和窗问短肢墙。门窗顶连梁按弯、剪、扭进行配筋计算，而窗问短肢墙承受坡遵板带和门窗顶连粱的弯矩以及竖向轴力共同作用，敲按双向压弯构件进行配筋计算。
悬挑雨篷的空间折板是协调各榀肋粱共同工
作的重要结构构件，其受力非常复杂。为使实际做法与计算模型一致，必须确保其整体性．所以施工图设计中要求雨篷折板的受力钢筋必须采用机槭连接或焊接方式，不得采用搭接连接。5结语
新颖的建筑理念给英国馆的结构工程师带来巨大挑战，主展馆周边裙房作为钢筋棍凝土的空
间异形结构，很难再采用常规的计算分析方法进
行设计。本文结合世博会英国馆的设计过程，通过平面框架模型和空问三维模型的不同建模方法，解决了不同的结构难题，为该复杂结构的设计实现提供了思路，同时利用多种结构软件对周边辅房进行受力分析，得出以下结论：
(1)变截面悬挑肋梁的设计可偏安全地采用平面框架模型进行计算分析，挠度和裂缝是主要的控制指标．必须严格满足规范要求。
(2)空问折板结构必须采用三维模型进行有限元分析，得到准确的内力分布，然后才能进行配筋计算。计算表明，折板结构的抗弯刚度比平板
结构大得多，故三维模型的挠度计算值比平面模
型计算结果小报多。
设计方法研究
-7
(3)为有效控制超长悬挑肋梁的挠度，确保底层结构具有足够抗侧刚度是至关重要的。本工
程坡道标高处的侧移角值控制在h／800以内，在此条件下，平面框架模型可按无侧移框架进行计
算分析。
(4)对于复杂空间结构的基础计算，应考虑
基础和上部结构的共同工作，才能得到符合实际的内力分析结果。
复杂的结构形式同样对现场施工方在放样定位、模板支架、钢筋绑扎等方面提出巨大挑战。在设计方、施工方以及其他参建各方的密切配合下，
本工程的周边裙房顺利建成投入使用。本文的设
计分析过程可以为今后类似工程提供参考借鉴。
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