1、天津博物馆的建筑技术陈志华(天津大学建筑工程学院，天津300072)摘要：本文介绍了天津博物馆中采用的主要建筑技术，包括可“呼吸”的大跨度空间结构、清水混凝土、无机材料做成的进口镀瓷铝板、弦支穹顶网壳结构、保温螺栓、板铰节点体系、锌加技术、76的大直径高强螺栓、大拱及铸钢节点、羽毛状整体30米高的六面斜墙、三层双保险的屋面防水设计和超长度异型压型钢板(肋高90)等。关键词：天津博物馆仿生标志性空间结构钢结构建筑技术1工程简介天津博物馆，位于天津市河西区友谊路和乐园道的交口处，毗邻天津大礼堂、天津国际展览中心、水晶宫饭店、天津宾馆和天津乐园等，是天津市政治文化中心区域的标志性建筑物，主体刚刚完工
2、，就已经被评为天津市新十佳景点之一。天津博物馆设计思想采用了仿生原理，外形取自于展翅飞翔的天鹅造型。天津博物馆占地50000 m2，建筑面积约35000m2，建筑共三层，最高33米。结构体系为三层混凝土结构支承的钢结构体系，除了本文将介绍的各种新型建筑技术外，天津博物馆的钢结构体系还包括：直径186的双层螺栓球节点网壳结构、钢管相贯桁架、三维变截面方形钢管梁、伞形钢管柱、拱形246米长711直径的整根网壳下弦杆(大拱)、H型钢主次檩和铸钢节点等。2设计思想作为天津新的标志性建筑，为充分反映天津的城市特点和风貌，体现城市的现代派风格和天津博物馆馆藏实力，为天津增添一份独特的文化气息，本设计不仅要
3、具有鲜明的现代风格，追求建筑自身的技术、设施先进、功能合理，而且要力争建成一个世界上独一无二的博物馆建筑。在设计构思的过程中，首先分析了天津的城市特点，她是海滨城市，要建一座具有世界先进水平的博物馆，同时建筑要有象征性和独特的风格。作为象征性建筑，澳大利亚悉尼歌剧院堪称是尽人皆知的著名标志性建筑了，在设计博物馆的构思过程中，我们与悉尼歌剧院作了对比。从地理位置上考虑，悉尼歌剧院位于澳大利亚海滨城市悉尼，158悉尼是澳大利亚的大城市但不是首都，离首都很近：天津博物馆位于海滨城市天津，是中国的大城市，不是首都，但离首都很近。这是她们的相同之处。从建筑造型上考虑，悉尼歌剧院造型象海中的动植物贝壳，同
4、时又寓意为船的风帆，引航前进。而天津博物馆则应代表21世纪中华民族的腾飞，于是联想到展翅飞翔的白天鹅，天鹅的飞行的速度远远大于悉尼歌剧院的风帆在水中航行的速度(水中的航行代表了西方国家，尤其是澳大利亚在20世纪中后期的经济发展)，因此，天津博物馆的建设预示着中国，特别是天津在新世纪的腾飞和快速发展。从建筑造价上考虑，悉尼歌剧院历时十年，经过了艰苦的设计和施工，耗资巨大，尤其结构设计上不尽人意。而天津博物馆则充分考虑了结构的合理性和可实施性，以表现天鹅展翅高飞的翼部大跨度网壳体结构，实现了用最少的材料建造最大的使用空间的思想。网壳的直径为200米，高32米，整个博物馆可容纳12000人。她的结构
5、形式采用了非常成熟的大跨度网壳结构技术，能够很轻松地高精度地完成整个结构的设计和施工，具有极强的可实施性。通过以上分析，天津博物馆的设计定位就确定下来了。在形成了具有美好象征的白天鹅的优美造型的同时，实现了结构骨架传力合理、安全经济、功能布局满足展示要求的标志性建筑。3新型建筑技术1)可“呼吸”的大跨度空间结构天津博物馆工程的屋盖结构是国内平面尺寸最大的空间网壳结构之一，首次采用了多点二力杆加周边斜撑的支承体系，支座采用了单向铰、双向铰等独特的节点构造，当温度变化产生温度应力作用时，与一般结构的单纯抵抗不同，结构可以自由伸缩，形成了可“呼吸”的大跨度空间结构。这种大跨度可“呼吸”的标志性建筑在
6、国内是第一次应用。 2)清水混凝土与现代化的外观效果相匹配，博物馆室内采用了钢、玻璃及石材等现代建筑材料要素形成的内装修做法。更重要的是，首次在国内采用了施工难度大、标准高、效果突出的清水混凝土做法，在天津市建委、财政和文化局等多部门的全力支持下，经过设计、施工和监理的共同攻坚作战，筹建办公室终于在博物馆工程中第一次在中国真正实现了清水混凝土的梦想，不仅是达到设计的理念，而且是超标准地完成了清水混凝土工程，其质量超过了国外一流技术的水平。3)无机材料做成的进口镀瓷铝板】59屋面板采用了从韩国进口的镀瓷铝板。一般的屋面工程中，大多都采用包括氟碳喷涂在内的有机材料做法，有机材料就不可避免地产生变色
7、、污染及清洗维护难等等的耐久性问题，而本工程采用的镀瓷铝板是用无机材料做成的。与各种有机材料相比，它具有耐久性好、不变色、耐老化、抗紫外线、抗冲击性能好、易于清洗维护等多种优点镀瓷铝板是新技术产品，在大规模的屋面工程中采用在世界范围内还是第一次。4)弦支穹顶网壳结构单层网壳结构是高效的空间结构，张拉整体体系又是最新的结构形式，两者结合后组成了高效的弦支穹顶网壳结构。博物馆的贵宾厅屋盖就采用了设计人提出并且得到中国国家自然科学基金支持的新型空间结构体系弦支穹顶网壳结构。与博物馆贵宾厅完全相同大小的多功能厅，由于层高的要求，采用了单层网壳结构。二者的实践结果表明，弦支穹顶网壳结构比单层网壳结构有重
8、量轻、结构刚度大、安装方便、支座反力可调整、管道铺设简单及造价低等优点。5)保温螺栓钢结构的连接有焊接和螺栓连接两种形式，目前所用的这两种方法都是不绝缘、不隔热和导电的。本工程首次采用了专利技术保温螺栓，不仅实现了绝缘、隔热，而且还实现了不导电，避免了冷桥现象的产生，提高了建筑的物理性能。6)板铰节点体系板铰节点体系是一种新型的节点体系，它通过巧妙的一块钢板为基础的设计就实现了铰节点的转动的功能。设计人享有其技术的专利。板铰节点体系构造简单、概念明确且造价低，天津博物馆中的应用是国内首次。 7)锌加技术钢结构的防腐蚀技术中，有热镀锌和涂料等多种传统技术。在采用传统技术的基础上，博物馆工程中还采
9、用了最新的防腐蚀技术锌加。锌加技术使用涂料的工艺，能达到热镀锌的效果。虽然造价略高，但关键部位的质量可以确保。8)大直径高强螺栓国家现行规范中的明确的高强螺栓直径只到56，国内一般最大用到了60威个别的68。本工程螺栓的最大直径用到了76，对所有大直径高强螺栓的试验验证，填补了相关设计规范的空白。9)大拱及铸钢节点 。总长度超过200米的700直径的大拱，是最大规模的单体结构构件，在博物馆的钢结构整体体系中，它成为最重要的结构元素之一在大拱的根部采用了铸钢节点，这是160继深圳文化中心在国内第一次采用铸钢结构后的又一次应用，一定程度上带动了我国铸造钢结构技术的新发展。此外，由于巨大的水平推力存
10、在，支承铸钢节点的下部混凝土结构还采用了沉井技术。10)六面斜墙共享空间大厅内，设计了六面从地到顶的石材饰面斜墙。在通廊的地灯和顶灯的同时照射下，整体宏大的六面斜墙让进入博物馆的观众为之振奋、产生心灵的共鸣。斜墙墙面还采用了独特的羽毛状石材分格设计。在建筑设计上。专业人士在考察了这六面斜墙后，评论说天津博物馆因此斜墙就可以被认为是一个独具特色的大跨度建筑空间。11)屋面防水设计大跨度建筑结构的屋面的防水一般都是较难解决的课题，博物馆因有文物展览的特殊功能就更具难度。本屋面采用了三层防水构造的做法，最外层的镀瓷铝板起到装饰作用的同时能排95的雨水，中间层的压型钢板起到100防水功能。内侧的压型钢
11、板起到进一步保险的防水功能。外层的镀瓷铝板是分块安装的，每块之间具有专门的防水节点和密封措施，而达到完全防水的中间层压型钢板在排水方向上则是通长整块无连接的。12)超长度异型压型钢板为了实现球面上08mm中间压型钢板层达到100防水的要求，压型钢板具有以下三个特点：+梯形(板宽逐渐变化，也称大小头)压型板；压型钢板肋高90nun；一块板长度超过80m安装在最高30m以上的屋面上为了加工制作这种国际上都没有的特殊压型钢板，还专门设计加工了专用机械设备。此外，天津博物馆工程中还采用了伞状环形柱、弹簧支座节点和矩形变截面双曲空间扭梁等等新型建筑结构技术。参考文献1陈志华，王小盾，刘锡良天津博物馆的空间钢结构体系第二届全国现代结构工程学术研讨会。2002年7月马鞍山PEl38161天津博物馆的建筑技术作者： 陈志华作者单位： 天津大学建筑工程学院,天津 300072相似文献(0条)本文链接：http:/
