琴台美术馆结构分析与设计

何小辉，王 新，温四清，陈 涛，黄 珵，杜 康

(1 中信建筑设计研究总院有限公司， 武汉 430014；2 武汉地产开发投资集团有限公司， 武汉 430022)

0 引言

随着工程技术的进步和人们对建筑品质要求的提升，近年来自由曲面混凝土壳体在实际工程中得到应用，典型工程案例有：丰岛美术馆、劳力士学习中心和山西大同大剧院[1-2]。自由曲面混凝土壳体通常不能由显函数直接表达，其施工相比于规则曲面壳体而言难度更大，模板重复利用率更低。琴台美术馆屋盖采用了自由曲面混凝土壳体，首次塑造了仿山地地形建筑物，阶梯造型且布设游览栈道，承受较大的附加恒载和活载；首次同时采用密肋梁板和实心板2种结构形式，既存在高效利用混凝土抗压强度的曲面穹顶，也存在以受弯为主的单柱支撑的大悬挑板。

本文首先介绍了琴台美术馆的结构布置和特点，接着介绍了整体结构的动力特性和屋盖受力变形性能，最后重点介绍了中央穹顶和支撑屋盖的细长钢骨圆柱的受力性能和设计2个方面的内容。

1 工程概况

1.1 结构体系

琴台美术馆(图1)坐落于武汉市汉阳月湖湖畔。美术馆地下1层，地上2层，局部设置夹层，建筑高度约23.55m。下部结构采用板柱-剪力墙结构体系，屋盖采用自由曲面钢筋混凝土壳体结构，嵌固端位于地下室底板，整体结构不设变形缝。

图1 琴台美术馆效果图

图2为一、二层结构平面图，屋盖平面图详见第3节。一层结构平面尺寸为137.0m×157.2m，柱网尺寸为8.4m×8.4m，北部区域采用梁板体系，南部的展厅区域采用无梁楼盖体系，最南侧为一层通高。……