万达娱雪乐园的大跨度空间结构是怎么设计的？

 前言

对大型公共建筑由外造型和内功能所决定的平面及竖向上的复杂变化以及特殊空间需求，通过立体管桁架+混凝土框架结构体系实现；对大跨度空间结构及特殊形式柱，简要探讨了结构稳定性及设计控制准则，完成了多管相交节点设计，同时在整体中而非孤立地考察了局部关键节点；设计流程中引入了BIM技术，结构设计实现了有效的专业配合、设计优化深化、设计校审及施工配合。

项目名称：重庆万达旅游城万达茂项目丨娱雪乐园
项目地点：重庆市沙坪坝区西永
业主单位：重庆万达城投资有限公司
结构设计团队：重庆市设计院丨第一建筑设计院
建筑面积：2.9万平方米
设计时间：2017～2018年

项目背景及概况

重庆万达茂（Wanda Mall）是超大型文化旅游项目，位于重庆市沙坪坝区西永片区，项目地块南侧紧临西井大道，为城市主干道；西侧文旅西二路为城市次干道。本项目总建筑面积21.4万，由商业街和大型室内主题乐园（温泉水乐园、海洋乐园、娱雪乐园）组成。商业街与主题乐园由中间消防通道分开各自独立，三大乐园间通过结构缝脱开。

三个乐园中的娱雪乐园是目前全球最先进的第四代室内滑雪场，场内设有多条不同坡度雪道，还有下雪体验区，给游客带去北国冰雪风景。娱雪乐园总建筑面积约2.9万，平面长向189m，短向142m，地上高度28~40m，屋盖呈北高南低。

冷区鸟瞰图

冷区主滑雪道效果图

结构体系

娱雪乐园下部结构为钢筋混凝土框架结构，分别在西南侧有三层结构（暖区），在东南侧和西北侧有单层滑雪道结构，在东侧有三层滑雪道结构，均为混凝土框架结构与外围大空间框架相连；西侧单层混凝土框架与外围大空间框架设缝脱开。屋盖结构为大跨度立体钢桁架结构，采用倒三角形立体管桁形式，支座位于下部外围框架柱上。桁架矢高3.9~9.2m，最大跨度80.3m。

 下部结构平面

屋盖结构平面(主桁架)

结构侧立面

滑道结构剖面

结构设计计算分析采用整体建模，以考虑上下部结构协同。

下部混凝土结构

上部钢结构

整体建模

结构的整体稳定性

整体稳定分析显示，结构失稳首先体现为屋盖钢结构的失稳，各失稳形态为局部性桁架的侧向弯曲扭转，结构稳定性安全系数均≥4.2。下部混凝土结构的稳定性则显著高于屋盖钢结构部分，其稳定安全系数是屋盖钢结构稳定安全系数的近2倍，失稳形态呈现一定的整体性结构倾覆。

屋盖钢结构失稳形态

下部结构失稳形态

下部结构失稳时最大变位剖面

外围混凝土框架柱稳定性

建筑专业提出在外围框架柱内检修通行的功能性需求，因此外围大柱采用格构柱（带层间梁的框架）。对悬臂柱分析表明，按杆单元和实体单元建立的格构柱与按杆单元建立的实腹工字形柱三者失稳时形态一致，稳定承载力接近，柱内开洞后对稳定承载力影响不明显。此外，混凝土结构分肢柱稳定性高于整体格构柱。
 
结构设计按规范刚性屋盖单层排架柱取计算长度控制整体格构柱二阶效应基准，同时偏安全按分肢与整体格构柱等稳定性原则控制分肢稳定性，进行承载力设计。

格构柱与实腹柱、杆单元与实体单元模型对比