鄂尔多斯博物馆外壳工程概况
日期：2017-06-01
鄂尔多斯博物馆是鄂尔多斯市科学文化对外展示的窗口，坐落于内蒙古鄂尔多斯康巴什新城中心区，是鄂尔多斯七大文化建筑之一。建筑师一个带有未来主义色彩的抽象的壳体，在它将内外隔绝的同时也对其内部的文化和历史片段提供了某种保护，来反驳再补中周遭未知的新城市规划。鄂尔多斯博物馆外壳是一个空间异形曲面，其曲率变化没有任何规律，外壳开洞数量多、面积大，并且受到洞口处仅允许布置单向杆件的严格限制，对结构布置非常不利。鄂尔多斯博物馆外壳的平面投影呈不规则的圆形，东西方向和南北方向的尺寸均约110m，高度约40m，平面投影面积约10000m2，展开面积约20000m2。
鄂尔多斯博物馆内部有两座独立的塔楼，塔楼顶部框架柱作为外壳的内部支点，地下室外墙顶部环梁作为外壳的落地支点，外壳立面与楼板之间不允许设置连接，该工程为状极不规则的大跨度空间结构，尽管内部结构有60根柱可以作为支承点，但最大跨度也达到了47.5m。外壳的地面环梁支座设置为固定支座，内部框架柱柱顶为固定铰支座。
结构模型完全依托建筑师提供的外壳模型进行构建，将建筑外壳模型向内偏移500mm即形成结构曲面，幕墙的檩条可以直接支撑在网壳杆件上，只需按照标准做法随结构进行安装，就能形成建筑师要求的外形，实现了建筑结构一体化的完美结合，也与这几年刚刚兴起的BIM概念相吻合。但由此形成的空间自由曲面网格结构，其开洞数量多、面积大，而且为了满足建筑效果和观感的要求，许多大洞口处仅布置单向杆件，对结构受力非常不利。
该工程首次采用了一种新的结构形式——加劲单层网壳。根据曲面结构的跨度、空间构型、刚度要求、支承条件及制作安装等条件，在单层网壳的基础上沿网格方向设置加劲桁架，通过控制加劲桁架的强弱以保证整体结构的受力仍然呈现单层网壳的特征。
设计中采用三向网格划分结构曲面，形成单层网壳，网壳分格按照边长为3m左右的近似等边三角形进行控制。加劲单层网壳以单层网壳结构布置为基础，在结构变形较大的区域隔2-3个网格布置通长的加劲桁架。立面仅沿竖向隔3个网格布置一道加劲桁架，屋面隔2-3个网格布置单向或三向通长桁架，形成加劲单层网壳体系，加劲桁架采用平面桁架，高度为1.0米。
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