以郑州会展中心为例浅析大跨结构与建筑的表达

以郑州会展中心为例浅析大跨结构与建筑的表达
摘要/简述了郑州会展中心的建筑设计与结构要点来进行分析大跨度结构与建筑的表达，进一步表达大跨度结构与会展建筑的完美结合。

关键词/郑州会展中心，桅杆悬索斜拉结构，桅杆支撑悬索下拉
1.郑州国际会展中心概要
郑州国际会展中心位于郑州市郑东新区中央商备区(CBD)中心，由世界著名规划和建筑大师日本的黑川纪章成主持规划设计，整个建筑造型简洁、新颖、灵动、大气磅礴，设计造型别致，具有强烈的现代气息与优美的景观效果，是全国独一无二的悬索吊杆斜拉公共建筑。

该工程规模宏大、建筑面积、展厅面积、展位数在全国都是位居前列，其中3.4 m2无柱超大空间创了全国之最、亚洲第一。

会议中心是国内首次采用的桅杆支撑悬索下拉大跨度折板状屋盖结构。

展览中心屋面钢结构采用桅杆悬索斜拉结构，桅杆高耸入云，气势巍峨壮观。

整个建筑从功能到造型，从景观到内涵，无不体现出恢弘、大气、宏伟。

与“河南省艺术中心”、“郑州会展宾馆”称为郑东新区CBD的三大标志性建筑 (见图l)。

该工程总占地面积68.57公顷，一期工程总建筑面积22.7万m2，由会议中心和展览中心两部分通过一个两层的连廊巧妙组合而成，其中会议中心建筑面积6.02万m2，展览中心建筑面积16．67万m2，
图1会展中心西面实景
共设标准展位3560个，平面布局(见图2)。

功能分区科学合理，是集会议、展览、商务、餐饮、娱乐为一体的功能齐全、设备先进的大型综合型现代化的会议展览中心。

工程总投资概算22．4亿元，是建国以来河南省一次性投资最多、单体建筑面积最大的公共建筑工程。

图2平面布局图
2.平面与空间
2.1会议中心
会议中心地上6层，地下1层。

地上部分被最高点为58.5m的中央大厅分为东、西两侧。

西曾共4层，一、二层主要为会展共识办公室、贵宾入口门厅、休息室等，三、四层为中、西餐厅及包间。

东侧一层布置的多功能大厅采用空间钢桁架结构实现了将近4200 m2的无柱大空间，这在国内是首屈一指的，可以供5000人集会同时使用，占四层层高16m，内设双层活动隔声隔断，可根据需要分成3个不同的活动厅，其余部分各夹层内布置各种办公室、中小型会议室、设备用房等。

五层以上为会议厅部分，主要包括1个1200座国际报告厅、2个400座中型会议厅，布置在多功能厅上方，设有多部直达的垂直梯和自动扶梯，交通顺利，空间开敞，视野开阔与人流比较多的展览彻底分开是理想的会议场所，另外还布置有贵宾室、衣帽间、接待室、演员休息室等辅助用房。

会议中心整个6层建筑完全覆盖在一个直径95m的伞形屋盖下(见图3)，伞盖采用轻钢桁架结构．由一个ll0m高的中央立柱高高擎起，四周有l2组三叉形钢柱支撑，再由上、下弦杆和钢索一起将屋盖连成整体，依附在中央立柱上，严密的结构体系支起了这个庞然大物．看后颇给人一种“大辟天下寒士尽欢颜”的快感。

值得
一提的是，在伞盖中央设有一个半径20m的采光天窗(见图4)，在功能上起着采光、排烟双重功效．而在丰富空间形态、创造生动变化的室内空间上起着更重要的作用。

图3会议中心外观图图4会议中心采光天窗
2.2展览中心
展览中心建筑地上6层、地下一层。

平面呈L形水平延伸开，各个展示厅采用单元式布置。

每个由四个102m*60m的长方形展示厅和2个扇形展示厅组成，主体虽为钢筋混凝土结构但屋面采用先进的H型钢张弦桁架的斜拉结构，跨度102m，以展示大体量、大跨度的建筑在现代高科技的支持下，依然可以呈现其轻盈、飘逸的迷人姿态，(见图5)。

图5展览中心外观图
主要展厅上下分两层，位于一层和五层，各厅之间由西边临水池一层的观景走廊相连，其余各个夹层中布置会议室、洽谈室、多功能室、仓库、设备等辅助用房。

大型集装箱可以由东边临内环路一侧的货运室外走廊直接进人各个展示厅，这与主要从观景走廊上出入的人流流线彻底分开、各行其道，互不干扰。

为提高二层展示厅的使用率，在观景走廊里设有多部自动扶梯，穿梭于各层之间，为参观人员提供便捷服务。

一层展示厅层高16m，可做一般展览场所，平均每个展示厅可以提供300多个国际标准展位。

二层展厅屋顶呈弧形，至钢檩架下弦最低点高达22.5m，原来在一层每个展示厅中间有的三根柱子在二层全部取消，形成一个纯净的大空间，使得室内高敞、开阔，特别适合举行航空、航天等大型展览。

悬索结构形式缩小了室内鱼腹式钢檩架的断面尺寸，结构构件变得精巧、细致，空间也变得更加通透和一览无余，充分体现现代工程技术带来的视觉美。

另外，各个单元展示厅之间均设有自由移动的活动隔断，让场馆的租用灵活多变、空间可分可合，更能适应市场的需求，并且项目中使用的活动隔断高度达到13.15m，不用时可以隐藏进两边的储藏间里，既方便使用又不影响美观。

3.建筑体系简况
会议中心和展览中心在建筑结构上是相对独立的这两部分通过一个两层的钢结构连廊连接，组成整个会展中心。

1.1会议中心
会议中心剖面
(见图6)，由相对独
立的五层钢桁架支
撑的钢筋混凝土楼
板、圆形混凝土框
架剪钢骨混凝土结
构体系结构与钢结
构折板桁架屋盖组
合而成。

图6 会议中心剖面图
轻巧雅致的会议中心钢屋盖，其结构体系有三个主要组成部分：中央桅杆和缆索、内外环梁及折叠平面桁架(见图7)。

屋面折叠桁架沿圆形屋顶的径向均布于内外环梁之间。

内环梁受压，外环梁受拉，形成屋顶稳定体系。

三枝树柱沿外环梁形成刚性抗侧力框架。

位于圆心的桅杆和缆索支撑内环梁，对减少构件的内力和变形起到辅助作用，从而提高了结构的整体性。

会议中心下部主体结构由以上两个部分组成：
（1）入口大堂；图7 会议中心伞形屋盖结构
（2）多功能厅、国际会议厅等。

由于各功能区之间交接复杂，为了避免结构传力不明确，钢屋盖与下部结构完全独立，而会议厅的上述两个组成部分亦由变形缝进一步分隔成两个独立结构。

入口大堂采用钢筋混凝土框架结构体系。

为满足建筑要求，10m无柱空间采用预应力钢筋混凝土大梁。

会议室区域首层可容纳5000个席位的无柱多功能厅，跨度达46m，国际会议厅则位于第五层。

两层之间6m
高范围内是机电设备层。

因此结构体系采用4m高巨型大跨度转换钢桁架，布置在设备层内(见图8)。

混凝土结构与钢
结构屋盖系统相互分
离独立，使用玻璃材料
封闭相互的间隙。

屋面
图8 会议中心巨型钢桁
架
桁架和支撑柱以中央
桅杆为圆心，沿圆周均匀布
置，屋面桁架每130.一榀，支撑柱每300 一组。

其建筑面积6.0175万m2 ，主体2层圆柱结构，半径77m(屋顶外缘半径95m),由会议中心的主要入口、国际会议大厅（主大厅）、多功能厅、国际报告厅、大、中、小型会议室、中西餐厅、办公室等辅助用房组横，局部设有地下室。

多功能大厅层高16m,室内净高10m。

3.2展览中心
展览中心剖面(见图9)，上部结构由预应力悬索钢结构屋面、预应力混凝土大跨楼板和分布两侧的附属6层钢筋混凝土框剪结构组成。

其建筑面积16.6707 m2，总高度40.5m,主体展厅2层，辅楼地下2层、地上6层。

一层展厅层高16m,楼板底净高13.96m；二层展厅屋架下弦最低处净高17.6m，屋面板底净高20.1m。

图9 展览中心剖面图
钢屋盖的传力体系为桅杆和缆索悬吊支撑的空间框架式桁架(见图10)。

主桁架标准受理单元为纵向60m部分，屋盖的大部分重量通过6根缆索传至桅杆，再由桅杆、撑杆及稳定索组成的稳定
承载体系传至下部的混凝土结
构，小部分重量通过350mm直
接的小立柱传至下部的混凝土
结构。

为了减少桁架的高度，
在中间60m跨度范围内，即缆
索与桁架的两吊点之间采用了
张弦梁（简称为弓型桁架）。

直图10展览中心钢屋盖结构平面图
接和桅杆相连接的桁架分两部分，一部分是两桅杆中间部分，该部分通过下弦拉索与上弦桁架形成张弦梁结构，
然后通过与桅杆的铰接连接和
拉索将该部分桁架所承受的荷
载传至桅杆。

桅杆以外部分通
过吊索、稳定索及桁架与桅杆的铰接连接将该部分桁架所承受的荷载传至桅杆和下部结构。

没有拉索相连但有腹杆的桁架，与桅杆不相连，部分由小立柱相连接。

该类桁架是通过将所承受的荷载传给与之相连的垂直支撑，再传至与之邻近的横向桁架 (见图11、图12)。

结构的水平力传递通过垂直支撑和分布于上弦的水平支撑完成。

由于张弦梁跨度较小，因此梁下矢高仅4m，远小于广州会展的张弦梁矢高11m，大大提高了室内净空。

为了减少结构振动，屋盖下展示厅及附属设施等采用钢筋混凝土结构体系，每60m形成独立长方形结构单元，与桅杆分布相对应。

转角处为扇形图11展览中心钢屋盖主桁架
单元。

每一单元由防震缝分开。

展示厅为30m无柱网，采用大
跨度预应力钢筋混凝土框架结
构，分布于两侧的核心筒为钢。