哈爾濱萬達茂室內(nèi)滑雪場，建成后將成為全球最大的室內(nèi)頂級滑雪場。在這里可以體驗“窗外烈日炎炎，窗內(nèi)白雪皚皚”的神奇感受。透過極具視覺沖擊力和感染力的外觀， 其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和設(shè)計難度非常大,下面帶你一起解密。
“窗外烈日炎炎，窗內(nèi)白雪皚皚 。”在哈爾濱萬達茂室內(nèi)滑雪場里可以親身體驗這種奇特的感受，這里常年保持適宜低溫的高舒適性，滿足我們隨時和冰雪親近的運動及娛樂需求，隨時體驗在雪上飛起來的感覺。
哈爾濱萬達茂室內(nèi)滑雪場，建成后將成為全球最大的室內(nèi)頂級滑雪場。總建筑面積為8.6萬平米，其中雪面面積約6.4萬平米，約是迪拜雪場的3倍，建成后將完勝迪拜室內(nèi)滑雪場成為全球第一。
透過極具視覺沖擊力和感染力的外觀，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和設(shè)計難度非常大，國家首席超限專家們定義其為“大型復(fù)雜超限高層結(jié)構(gòu)”。
下面帶你一起解密結(jié)構(gòu)設(shè)計上的九大難點:
1.超長超大跨度建筑
作為全球最大室內(nèi)滑雪場，最大長度為487米（迪拜室內(nèi)滑雪場為400米），最大寬度為150米（迪拜室內(nèi)滑雪場為60米），屬于超長超大跨度結(jié)構(gòu)。
為避免結(jié)構(gòu)超長，結(jié)構(gòu)設(shè)縫分成三個區(qū)域，并與其周圍的商業(yè)裙房脫開，簡化結(jié)構(gòu)受力的復(fù)雜性。其中東區(qū)是三區(qū)中最為復(fù)雜和獨特的部分，東區(qū)滑道層樓面結(jié)構(gòu)僅由兩根V形巨柱支撐，側(cè)面大桁架及屋面結(jié)構(gòu)均支撐在滑道層樓面上。巨型柱結(jié)構(gòu)中心尺寸為13.5米，樓面桁架結(jié)構(gòu)中心線間距為10米，屋面桁架結(jié)構(gòu)中心線間距為8米。西區(qū)和中區(qū)為橫向桁架、縱向框架的結(jié)構(gòu)體系，上部鋼結(jié)構(gòu)可以看成無柱間支撐的門式剛架結(jié)構(gòu)體系，下部混凝土為框架結(jié)構(gòu)。
2.獨特的流線造型
為了飛起來的感覺，順應(yīng)滑雪功能的需要，雪場擁有異型流線的曲線造型。這給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來極大的難點，質(zhì)量中心和剛度中心距離較大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，受扭嚴重，成為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則體系。結(jié)構(gòu)設(shè)計通過調(diào)整巨柱位置,減小巨柱間距，來減小質(zhì)量中心與剛度中心之間的距離，使偏心率由0.25減小為0.14，滿足0.15的規(guī)范要求。
3.最高單層大跨度建筑
總建筑高度為119.66米，單單V形支撐柱的高度就有87米，總高超過了“神舟十號”飛船和火箭總裝廠房的93.5米，相當于40層大樓的高度，戴上了亞洲最高的單層建筑的桂冠。這種特殊類型的高層建筑給結(jié)構(gòu)設(shè)計和安裝帶來了極大的困難。
首先，雪道最大高差達到了87米，兩側(cè)水平剛度差異很大，117米超長雪道樓面存在近30度的傾角，樓板設(shè)計難度很大。其次，結(jié)構(gòu)總用鋼量約為4.2萬噸，超過鳥巢的用鋼量。
4.基礎(chǔ)設(shè)計難度大
結(jié)構(gòu)不規(guī)則引起的各區(qū)域各部位反力不均，巨型框架柱(V形柱）支座反力集中，超大跨度基礎(chǔ)抗水平力問題等。
基礎(chǔ)設(shè)計利用變剛度調(diào)平理論，使布樁中心和荷載中心趨向重合，盡量減小基礎(chǔ)偏心。筏板基礎(chǔ)代替獨立柱基礎(chǔ)，減小應(yīng)力集中，并結(jié)合不同部位的不同特點，分別運用抗水平力樁及水平拉梁抵抗和平衡水平力。
抵抗和平衡水平力方式
5.異型超常規(guī)節(jié)點設(shè)計
大跨度鋼結(jié)構(gòu)一般用于屋面設(shè)計，用于樓面的并不常見，雪面荷載約為常規(guī)樓面荷載的4倍，屬于重載大跨度結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸及節(jié)點尺寸超大，而且種類繁多，關(guān)鍵節(jié)點多達20余種，空間關(guān)系復(fù)雜，節(jié)點受力大，無規(guī)范可依。
節(jié)點設(shè)計通過Midas Gen和ABAQUS程序?qū)﹃P(guān)鍵復(fù)雜節(jié)點進行有限元分析，仿真模擬節(jié)點的受力和約束邊界條件，得出節(jié)點區(qū)域各節(jié)點板真實的應(yīng)力狀態(tài)，對節(jié)點優(yōu)化或補強提供合理的建議，既保證了復(fù)雜節(jié)點的安全，又避免無依據(jù)地加強節(jié)點，節(jié)約成本。
節(jié)點優(yōu)化設(shè)計
6.復(fù)雜的室內(nèi)功能及空間關(guān)系
滑雪場不僅僅有它華麗的外表，內(nèi)部更是一番新天地！多條不同坡度等級、直彎道變化的雪道，最長雪道近500米；山頂設(shè)有餐廳、山坡設(shè)有咖啡廳，山下設(shè)萬米嬉雪樂園和童話城堡，與商業(yè)街開窗互動，再加之雪場內(nèi)部索道、魔毯等運輸設(shè)備與冷風機吹雪機等造雪設(shè)備，玲瓏滿目。復(fù)雜的標高關(guān)系，特殊的荷載要求，結(jié)構(gòu)專業(yè)又是怎樣應(yīng)對的呢？
結(jié)構(gòu)專業(yè)全程運用空間建模軟件，空間計算軟件、空間加工軟件，并與Revit軟件實現(xiàn)無縫對接，BIM的運用不僅解決空間碰撞問題，為結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、施工模擬分析提供了強有力的平臺。
學(xué)道復(fù)雜空間關(guān)系
館內(nèi)娛雪項目
7.對抗低溫 鋼結(jié)構(gòu)性能研究
哈爾濱冬季嚴寒，氣溫可下降到-40℃，雪場的特殊功能使保溫體系置于鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，加之高強度鋼材和厚鋼板使鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂問題尤其突出，研究低溫下鋼材性能及低溫對鋼材的影響勢在必行。
8.防倒塌設(shè)計精細
采用“拆除構(gòu)件法”對西區(qū)跨中柱及東區(qū)巨柱進行防倒塌分析，并采取措施對結(jié)構(gòu)進行防倒塌設(shè)計。
9.節(jié)能減排 綠色建筑
首先，在方案階段由單斜柱支撐優(yōu)化為V形柱支撐，經(jīng)計算，這次優(yōu)化共節(jié)約鋼材1萬噸、基礎(chǔ)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土近1萬噸。
其次，在西區(qū)和中區(qū)沿縱向框架上下層之間設(shè)置粘滯阻尼器，形成良好的耗能機制，有效地減小了結(jié)構(gòu)變形，使重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件“大震不壞”，抗震性能高于國家標準。同時，減小了構(gòu)件的尺寸，節(jié)約了鋼材。實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計上的綠色建筑，對節(jié)能減排有著十分重要的意義。
目前，哈爾濱萬達茂室內(nèi)滑雪場已經(jīng)進行首次造雪試驗，2017年6月30日將耀世開放。這個夏天，讓我們期待與冰雪結(jié)緣，體驗飛一般的感覺。