形人行天橋結(jié)構(gòu)匯報(bào)材料

1、建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)材料選型Footbridge over Gahlensche Strasse, Germany (2003)加侖索大街人行天橋, 德國(guó)建筑師 | ArchitectGMP事務(wù)所 建筑師馮格康，瑪格及合伙人GMP Architekten von Gerkan, Marg und Partner結(jié)構(gòu)師 | Structure designerSBP事務(wù)所 施萊希，貝格曼及合伙人SBPSchlaich Bergermann und Partner業(yè)主 | Client魯爾區(qū)公眾聯(lián)合會(huì)Kommunalverband Ruhrgebiet KVR, Essen所在地 | Location德

2、國(guó)，波鴻，西園Stadtpark West, Bochum, GermanyPART I 項(xiàng)目基本概況基本規(guī)模 | Scale橋長(zhǎng)130m，寬3m，斜塔柱高32m主要材料 | Material混凝土、鋼、鑄鋼、索攬結(jié)構(gòu)類(lèi)型 | structure type 曲線(xiàn)梁懸索橋竣工時(shí)間 | Completed2003年榮獲獎(jiǎng)項(xiàng) | Awards2005年人行橋科技（大跨度）獎(jiǎng)項(xiàng)Footbridge Awards 2005, Technology (long span) Winner;2004年結(jié)構(gòu)工程獎(jiǎng) Ingenieurbau-Preis 2004, Auszeichnung PART I 項(xiàng)目基本

3、概況GMP事務(wù)所麥哈德-馮-格康博士于1965年與福爾克溫-瑪格教授創(chuàng)立GMP德國(guó)建筑師事務(wù)所，GMP的理想是，通過(guò)簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)作品在內(nèi)容和時(shí)間上經(jīng)得起考驗(yàn)。出于這個(gè)理念，GMP的設(shè)計(jì)表現(xiàn)了形式的上的審慎和材料上的統(tǒng)一。因?yàn)楹?jiǎn)潔明了性對(duì)其來(lái)說(shuō)是至高無(wú)上的準(zhǔn)則。SBP事務(wù)所SBP Schlaich Bergmann &Partner （施萊希.貝格曼及合伙人工程設(shè)計(jì)事務(wù)所）是德國(guó)最著名的結(jié)構(gòu)技術(shù)公司，總裁Schlaich是德國(guó)Otto以后知名的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大師，德國(guó)斯圖加特學(xué)派結(jié)構(gòu)工程師。在橋梁、大跨結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面有開(kāi)創(chuàng)性工作。PART I 項(xiàng)目基本概況PART I 項(xiàng)目基本概況SBP事務(wù)

4、所項(xiàng)目分類(lèi)目錄塔混凝土塔拉索桅桿，索網(wǎng)塔，鋼網(wǎng)絡(luò)塔大跨度屋頂混凝土薄殼索網(wǎng)網(wǎng)殼纖維質(zhì)薄膜充氣屋頂環(huán)索屋頂懸索和拉鎖屋頂拱及桁橋公路橋跨線(xiàn)橋鐵路橋人行橋電站分散型太陽(yáng)能設(shè)備中心型PART I 項(xiàng)目基本概況SBP事務(wù)所人行橋項(xiàng)目目錄 “它們不應(yīng)該僅僅被視為純粹滿(mǎn)足功能需要的結(jié)構(gòu)，只考慮其經(jīng)濟(jì)性向那些許多粗糙的例子一樣。不，它們必須與環(huán)境融合，并滿(mǎn)足其使用者行人的需求。與公路和鐵路橋相比，人行天橋與人直接聯(lián)系，它們是人們伸手可及的橋，它們應(yīng)當(dāng)是美麗的，人們應(yīng)該樂(lè)于觀賞它們，樂(lè)于漫步其上。它們不想公路橋那般筆直，它們甚至可以有一些搖擺，讓人們感覺(jué)到他的存在?！盨chlaichPART I 項(xiàng)目基本概況

5、設(shè)計(jì)理念精巧的結(jié)構(gòu) 觀賞性與存在感PART I 項(xiàng)目基本概況獨(dú)創(chuàng)性 冒險(xiǎn)性設(shè)計(jì)的起源PART I 項(xiàng)目基本概況德國(guó)博物館展廳人行橋本橋的結(jié)構(gòu)原型來(lái)源于1998年施萊希為德國(guó)博物院橋梁建設(shè)展廳設(shè)計(jì)的人行橋，是親身體驗(yàn)的全尺寸橋梁結(jié)構(gòu)，使用彎曲的鋼梁和玻璃橋面，盡在一側(cè)進(jìn)行支撐，3m寬的橋面，27m長(zhǎng)的跨度，游客經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)變形，能在屏幕上顯示和分析。2004格林維爾步行橋2007薩斯尼茲步行橋設(shè)計(jì)的起源PART I 項(xiàng)目基本概況只對(duì)彎曲梁的一側(cè)進(jìn)行支撐的設(shè)計(jì)原則在工程師的設(shè)計(jì)過(guò)程中被一直沿用，十分符合事務(wù)所的設(shè)計(jì)體系，這種結(jié)構(gòu)形式的作品是基于理性的結(jié)構(gòu)思維和工作方式的成果，后來(lái)被多次引用。2

6、003加侖索大街人行天橋19世紀(jì)，波鴻因?yàn)槊旱V的露天采礦轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵虏傻V而一度非常繁榮，是德國(guó)的重要產(chǎn)煤區(qū)，而在21世紀(jì)初，煤礦資源的日益衰竭。值得稱(chēng)道的是，德國(guó)和波鴻市政府成功的進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，波鴻依然是魯爾區(qū)的工業(yè)重鎮(zhèn)。PART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)所在地 | Location德國(guó)，波鴻，西園Stadtpark West, Bochum, Germany場(chǎng)地概況市中心地區(qū)西園 市中心向西部發(fā)展 建設(shè)連接市區(qū)與西園的區(qū)域綠色長(zhǎng)廊 人行和自行車(chē)道PART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)場(chǎng)地概況廢棄的核心工業(yè)區(qū)廢棄工廠區(qū)域現(xiàn)存工廠區(qū)域西部曾經(jīng)是波鴻鋼鐵工業(yè)城市的核心區(qū)域，經(jīng)過(guò)幾十年的過(guò)度開(kāi)發(fā)之后被遺棄，現(xiàn)在仍

7、有一些工業(yè)設(shè)施的遺址東部地區(qū)仍由Krupp-Hoesch Stahl AG在使用Gahlensche公路鐵路在人行橋建造平面高度下沉10幾米的平面上是公路與鐵路的交叉口，人行橋要橫過(guò)此處交叉口。人行橋要連接現(xiàn)有兩處自行車(chē)道PART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)場(chǎng)地概況PART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)總平面44m66m主鎖直徑80mm桅桿直徑660mmPART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)基本尺寸132m32m3mPART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)字模型PART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)數(shù)字模型PART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)實(shí)景照片結(jié)合原本周邊彎曲的自行車(chē)道動(dòng)態(tài)地穿過(guò)街道，改善鐵軌和管線(xiàn)橋冷漠混亂的狀態(tài)，活潑有趣帶活氛圍。PART

8、 II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境的呼應(yīng)兩個(gè)支點(diǎn)，不干擾現(xiàn)有的交通結(jié)構(gòu)S型新穎輕巧的結(jié)構(gòu)和廢棄的軌道，舊廠房新舊對(duì)比把視覺(jué)焦點(diǎn)放在人行橋上，改善交界路口處的視覺(jué)環(huán)境，橋既是行人的風(fēng)景，也成為下面行車(chē)駕駛員的風(fēng)景。PART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境的呼應(yīng)結(jié)構(gòu)從環(huán)境中凸顯出來(lái)，在綠樹(shù)掩映中格外顯眼，體現(xiàn)明顯的人在感，突出建筑的存在感PART II 建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境的呼應(yīng)PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解弧形鋼梁PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解弧形鋼梁三角鋼肋板PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解弧形鋼梁三角鋼肋板橋面板PART III 結(jié)

9、構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解弧形鋼梁三角鋼肋板橋面板欄桿PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解弧形鋼梁三角鋼肋板橋面板欄桿桅桿PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解弧形鋼梁三角鋼肋板橋面板欄桿桅桿拉索PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解結(jié)構(gòu)分解 塔柱PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析波鴻人行天橋兩個(gè)圓弧內(nèi)側(cè)是兩根傾斜的塔柱。兩個(gè)主塔柱沒(méi)有穩(wěn)定索，主要通過(guò)兩條主索來(lái)起到穩(wěn)定作用。PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 塔柱塔柱的底端比兩邊主索的錨結(jié)點(diǎn)要低，這和塔柱是直的還是傾斜的無(wú)關(guān)。塔柱與兩邊的主索形成3個(gè)方向額穩(wěn)定支撐，并且在視覺(jué)上形成了一個(gè)非

10、常吸引人的空間平衡幾何形式。但是，這種平衡在每一種新的荷載下都會(huì)呈現(xiàn)新的平衡點(diǎn)。越多行人同時(shí)在橋上，橋的動(dòng)態(tài)越顯著。PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 塔柱GGF拉索F拉索F支F支變形與穩(wěn)定PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 塔柱塔柱與基礎(chǔ)連接處為鉸接，節(jié)點(diǎn)小，有效地消解了塔柱的彎矩，受力合理。塔柱從中間至上下兩端逐漸減小，視覺(jué)上讓人感覺(jué)塔柱脫離地面，使整體結(jié)構(gòu)更為輕盈。橋的穩(wěn)定與變形結(jié)合在一起，這意味著在支撐腳部必須通過(guò)鉸接支座將彎矩應(yīng)力轉(zhuǎn)化為零。PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 塔柱整體受力支座承擔(dān)彎矩各部分分別受力支座承擔(dān)彎矩結(jié)構(gòu)分解 鋼索PA

11、RT III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 鋼索F拉F拉F拉F拉結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析波鴻人行橋由兩端圓弧拼接而成。每段圓弧都以46m為半徑，長(zhǎng)66m。同樣拉索匹配的是，圓弧形梁的斷面也隨著橋的長(zhǎng)度而變化。PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析FaFayFaxFbGGFb結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁次梁次梁肋板受力分析力的分解及計(jì)算MaMbX軸：Fax=FbY軸：Fay=G力矩：G * a=Fb * babPART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁次梁FN圖M圖+-FQ圖+-變形模擬圖PART III 結(jié)構(gòu)選

12、型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁次梁頻繁交通狀態(tài)下振動(dòng)模擬結(jié)果PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析對(duì)比分析PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析對(duì)比分析PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁次梁配筋弧形梁的斷面隨著橋的長(zhǎng)度而變化鋼桁架壓型鋼板澆筑混凝土工字鋼圓形鋼管PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁一個(gè)圓弧形梁只需要沿著一條線(xiàn)有一個(gè)鉸接的支座，就不會(huì)向下轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓弧形梁內(nèi)圈的一個(gè)支座上，線(xiàn)性荷載P使得梁上端形成一個(gè)拉力圈，下端形成一個(gè)壓力圈。預(yù)應(yīng)力指向圓弧的圓心，弧形梁的下部壓力圈同樣有向外的應(yīng)力。這樣

13、兩個(gè)U型的力平衡了懸臂的彎矩。結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁主梁PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析紅色的主梁貫穿連接所有的次梁，通過(guò)工字鋼連接上部。呈現(xiàn)出圓弧形狀。PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析弧形主梁整體受力分解示意圖結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁主梁PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)分解 圓弧形梁主梁 索兩邊都有索橋面以梁的形式承擔(dān)彎矩 浪費(fèi)材料只有一邊有索橋面以格構(gòu)式化彎矩為軸力 充分發(fā)揮材料性能側(cè)基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析主索頭節(jié)點(diǎn)PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析主索與次索的連接節(jié)點(diǎn)PART

14、 III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析螺栓上夾具主索次索下夾具螺母PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析次索與弧形梁連接節(jié)點(diǎn)PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析鋼索 索套 墊片與軸PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析柱與基礎(chǔ)交接節(jié)點(diǎn)PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析柱與主索交接節(jié)點(diǎn)PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析柱頭 鉸接件 索套PART III 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析節(jié)點(diǎn)分析建造過(guò)程 整個(gè)橋除了基礎(chǔ)為現(xiàn)場(chǎng)澆灌外，均采用預(yù)制的鋼材。第一步：工廠預(yù)制 由于設(shè)計(jì)的復(fù)雜性 彎曲的橋面結(jié)構(gòu)只能先在生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)精確的工廠里進(jìn)行。 第二步：模擬組裝為了保證現(xiàn)場(chǎng)組裝的順利進(jìn)行，施工隊(duì)先在工廠對(duì)橋梁進(jìn)行組裝（模型圖）