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国家博物馆改扩建工程钢结构设计与施工关键技术研究

本项目为土木建筑工程结构设计和施工领域的技术研究成果。中国国家博物馆是天安门广场上的标志性建筑之一,改扩建后成为一座以历史与艺术为主、系统展示中华民族悠久文化历史、具有国际先进水平的综合性国家级博物馆。其保留原有革命、历史博物馆北、西、南三面建筑(3.1万平方米)的基础上,新建建筑面积16.1万平方米,新老建筑水平间隔仅0.7米,设计、施工难度极大。其建筑设计非常新颖,空间变化多、楼层错层多而复杂。其2500㎡“白玉厅”设于1.4万㎡、250米长的“入口大厅”之上;在“中央大厅”的顶部有高大展厅(面积均超过2200㎡),构成双层高大建筑空间。这些大跨度、高大空间区域采用的是一种新型的藻井天棚,其占用高度达2m以上。以上建筑创意均对结构设计和施工提出了前所未有的挑战。针对这些特点和难点,提出本关键技术研究课题。
通过对“且”式支撑架为基础的钢桁架叠合组装和双层逆装技术的研究、钢结构整体提升和正反向累积滑移技术集成应用的研究、复杂钢结构的设计优化研究、钢板—混凝土组合剪力墙的应用研究、钢桁架与竖向结构的连接研究、大跨钢桁架—钢筋桁架楼板体系的舒适度研究、复杂钢桁架结构施工期间应力与变形测控技术等钢结构工程核心关键技术研究,以解决在周边场地狭小、各分区同步施工、历史建筑的保护等复杂条件下完成双层高大空间钢桁架结构施工任务,同时还解决双层高大空间钢桁架结构体系抗震性能高的要求、钢桁架与竖向结构连接、250米超长钢桁架结构温度作用问题,以及此结构体系内楼盖舒适度等等一系列设计技术难题。
本研究成果经济、社会效益显著,节支费用约671万,完成了奥运期间外立面亮相的政府要求,为整体工程按期竣工奠定了基础。本成果在保护重大历史建筑的前提下进行的改扩建工程方面有突出创新,总体上达到国际先进水平,在复杂困难条件下的钢结构综合安装技术方面达到了国际领先水平,并为同类工程设计和施工提供了可借鉴的经验,可在类似工程中推广应用。

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