在天鹅的翅膀下。 拉赫塔中心主拱的工程秘密

夏季末,Lakhta中心面临了新的挑战。 这是关于安装大门的拱门。 建筑商确实需要时间将基本金属结构组装到零度。

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冬天来了。 赶上她很重要

正门的拱门本身不仅对这个事实很有趣。 我不想使用已经相对于Lakhta Center删除的描述-“独特的设计”,但没有出路。 大楼入口处是独特的设计。

首先,因为拱的不受支撑的跨度为125米。 同时,大跨度和不受支持的唯一性的公认基准点是“仅” 60米。

其次-拱门的功能:这是塔的入口,但以独立建筑物的形式制成。
你为什么要这么做? 这种大跨度的辉煌将如何延续? 为什么要跟上寒冷? 所有答案都被删减了。

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拉赫塔中心正门拱门的可视化

拱门自然与人造


拱门也许是最具纪念意义的建筑元素之一,当然,“两个支柱之间的开口的曲线重叠”的平均定义并不能传达其本质。

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现代建筑是一个复杂的领域,科学与艺术融为一体。 最宏伟的建筑解决方案类似于将火箭发射到太空中:最准确的数学计算,加上对物理定律的最深刻理解以及利用它们来发挥优势的能力。 但与此同时,客观上,这些决定中的大多数都是试图重复并最终超越最伟大的建筑师自然的创造。 这完全适用于拱形结构。 看看世界上最大的天然拱门-中国西北部的飞翔人桥,跨度为120米。

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费祥仁,中国

或是位于犹他州拱门国家公园的世界上最古老的景观拱门。 跨度也相当大-63 m,并且在最薄的部分,拱的宽度不超过2 m。

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美国景观拱门

当然,位于美国密苏里州圣路易斯的西拱门是一个较大的结构(顶部192 m,底部192 m宽-这是世界纪录),并进行了几何验证。 但是与自然拱门并没有根本的区别。

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美国,《西部门户》,1965年

当然,世界上最著名的是巴黎查尔斯·戴高乐广场上的凯旋门,由建筑师让·查尔格伦(Jean Chalgren)于1806年至1836年竖立,以纪念拿破仑军队的胜利。 在世界上大多数人的思想中,也许用“拱门”一词出现了这种形象。

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凯旋门,巴黎,1836年

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尽管莫斯科人可能会在库图佐夫斯基的凯旋门出现在“拱门”一词,

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凯旋门,莫斯科。 复制,1968年。原件于129年至1834年在Tverskaya Zastava广场上竖立,并于1936年拆除。

和彼德堡人-纳尔瓦之门。

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纳尔瓦凯旋门,圣彼得堡,1834年

所有这些结构令人印象深刻,美丽,但是它们首先具有装饰功能。 即使位于“西门”顶部的观景台或巴黎凯旋门或圣彼得堡纳尔瓦门内部的小型博物馆,这些物体也很难被称为功能性的。

装饰拱门与功能性


但是,拱形结构可以执行非常具体且重要的任务。 例如,像“ Shelter-2”,它关闭了旧的坍塌的石棺,竖立在切尔诺贝利核电站的第四台发电机上。

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住房2。 计划于2017年11月投入使用

这是一个宏伟的结构,宽257 m,高110 m,重36,200吨,并且是可移动的。

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切尔诺贝利核电站的新石棺。 设计-2016。

相反,就是这样。 在完成安装工作后,Shelter-2带应急反应堆被“滚动”到切尔诺贝利核电站。

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在建造时,Shelter-2是最大的移动地面设施。 照片中-法国建筑公司Bouygues和Vinci组成的建筑团队。 来源

悉尼歌剧院(Sydney Opera House)是另一个-不是令人沮丧的,而是拱形结构在功能上的使用的一个积极实例。 由Danes Jorn Utzon发明并体现在混凝土中的贝壳帆形式的屋顶(实际上是橘子皮)在世界范围内广为人知。 外壳由三角形的预制混凝土面板制成,该面板基于32个预制混凝土肋。

该结构重达26,700吨,由钢缆固定,全长350 km。

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悉尼歌剧院的拱门。 而且屋顶很好,游客喜欢它

拉赫塔中心也有自己的计划-主入口拱门。 它将像悉尼歌剧院那样-大型,美观且同时具有实用性。

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设计师谈论拱形建筑的功能和内部空间如下:

“ ...在其体积中,中央位置被雪白的坡道占据,该坡道一转弯到达控制台层,那里有一个咖啡厅,可直达塔楼前面的广场。拱门的较低层被宽敞的大厅所占据,塔楼主大厅设有接待处... ”

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在正门的拱门内-可视化。

实际上,拱门是一个巨大的独立大厅,通过它可以直达摩天大楼和综合大楼的其他区域。 还没有人以拱门的形式进行过单独的建筑入口。
在设计文档中,结构的外观描述如下:

“……主要入口的拱门具有复杂的不对称几何表面,呈圆锥形的侧面形式呈双正曲率。屋顶在水平面上的投影呈弯曲的月牙形梯形形状。”

诚然,在一次对话中,架构师们更喜欢使用更具诗意的描述:

“ ...拱门像弓形的天鹅,张开翅膀,照旧邀请客人到拉赫塔中心。”

评价相似之处:

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外拱

从另一个角度来看:

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听起来像吗?

但是,拱门不仅对鸟类学寓言感兴趣,而且对解决困难的工程难题也很有趣。

技术参数


就建设性而言,什么是拱门。

从可视化效果可以看出,该结构具有不同的高度。 东侧拱形建筑的最大高度为17.81 m,西侧-距零标记的最大高度为23.8 m。 根据预测,跨度超过125 m,但是更常见的计算原理(通过轴的消失点)为98 m。

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最主要的是没有中间支持。 即使是现代建筑标准,这也是出乎意料的。

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扎里亚德高耸的桥梁。 当然,直接比较是不正确的,就像现代无支撑大跨度结构的说明一样。 在这里,控制台不受支持的离地是70米,这很长-大都会市长办公室希望注册吉尼斯纪录。 PS有人在桥的开口处吗? 分享您的印象?

但是回到拉赫塔。 这么大的无支撑部分为建筑物提供了必要的亮度,但同时也给实施带来了主要困难。

拱形构造


主要的承重结构是四个拱形,带有不同的起重箭头,形状和配置也不同。 其中两个是三角形直线空间桁架,另一个是平面直线桁架的预制结构,其中连接了两个较小的平面元素。 最复杂的元素是空间桁架,它在横截面中也代表三角形,但也成一定角度并弯曲。

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空间和平面拱形桁架的组合使结构变得复杂

制造与组装


所有拱形桁架均由冷弯钢管组装而成,制造商CIMOLAI在意大利的工厂将其制成必要的形状,然后将其发送到车里雅宾斯克,车里雅宾斯克由另一家CIMOLAI企业从中收集装运部分。 每个拱门由九个这样的部分组成,这些部分在低装载拖车上从乌拉尔运送到涅瓦河。

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在工厂

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拖网出发段的运输

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到达现场!

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规模

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起始部分仅是一个拱门的九个分段之一

在施工现场的起始部分形成安装元件-每个拱形三个(两个支撑和井下)。 这些元素交替上升到安装高度。 首先,安装两个支撑腿,然后在专用千斤顶支架的支撑下对接一个底孔。 原则上,该技术与桥梁建造中使用的技术相同。

情况下的安装元件:

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当运输部分折叠到安装元件中时,分段的精度就是珠宝。 允许的间隙不得超过0.1毫米。 为了到达拱门,实际上不是一次,而是两次。 首先,在车里雅宾斯克的工厂进行控制组装,以确保所有紧固件都位于正确的位置。 只有在此之后,该农场又被拆成运输部分,才被送到施工现场。

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预组装-特别注意连接器

元件之间通过螺栓连接的摩擦接头连接。 这种方法比焊接技术更先进-您只需要清洁要连接的表面,并使用经过校准的扭矩扳手以精确计算的力拧紧螺栓即可。 结果是绝对刚性的组装-拧紧螺栓后不会承受交替的应力,弯曲和破坏性作用-由于摩擦力,力平稳地流到安装板上。

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沟通摩擦要素

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对抗破坏力


可以破坏结构的不同力量将作用在拱上。
为了应对作用在分配梁上的间隔力,设计人员使用了一种非常有趣的方法。 拱门没有地面上有桩的建筑群的基础经典。 梁被集成到地下停车场的地板中。

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钢筋混凝土板的加固。 将讨论立即讨论的渠道构建者。

三米长的光束成功地感知了作用在支架上的垂直力。

在这种情况下,利用水平部件,“推”拱的支撑部分更加困难。 该解决方案在建造斜拉桥的技术中找到。

在地板上放置了14个套筒通道成型器,每个套筒通道包含10条直径为12.5 mm的高强度钢丝绳。

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渠道前者特写。 他们将铺设钢丝绳

使用特殊的装置,这些绳索被拉紧,以补偿伸展力。

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如果非常简化-就像拉弓一样,在弓的分散支撑部分中扮演角色-他的肩膀,在绳索中扮演角色-弓弦

在安装金属结构之前,绳索的张力仅是工作绳索的50%-否则,补偿电缆本身的破坏力将对重叠产生破坏性作用。 安装后,弓的自重会补偿绳索的张力,然后对力进行测量并将其引入设计中,该力不仅可以补偿弓的静态冲击,还可以补偿因雨雪等外部影响而产生的额外力。

之后,将特殊的解决方案泵入通道形成器,从而将绳索束转化为整体电缆。 为了控制建筑物运行过程中的工作,在拉力装置和通道形成器中均安装了应变仪,其信息被传输到Lakhta中心的常规技术监控系统。

支点不适用跨度


每一侧的所有拱门都形成一条支撑线,而在支撑节点(固定在天花板上的大板)上,拱门的支撑元件不是刚性固定的,而是以固定铰接的方式固定的,这可能是人体关节的最佳比喻。 实际上,拱仅位于支撑节点上,仅由于自身重量而保持在支撑节点中。 事实是,拱门本身是非常可移动的,其元素“运动”会由于外部影响(风,温差)而移动。 如果将其牢固地固定在基座上,则最终支撑元件会断裂。

节点底板:

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出于相同的基本原因,直到拱形安装结束之前,在拱形板和拱形底部之间还没有倒入一个半米的变形缝,因此在拉紧电缆时产生的变形不会转移到结构的其余部分。

为了保护立面元素免于移动拱门,同时确保其紧密性,设计了特殊的单元。 但是这些运动是相当严重的。 例如,挠度约为100-150毫米,这需要补偿破坏效果,因为外墙将完全是玻璃。 完全-这并不夸张。 甚至27米的垂直机架也将由玻璃制成,其外立面元件也将固定在其上。

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用于固定拱门立面元素的玻璃架子。 可视化

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拱形玻璃幕墙的总体视图-到目前为止,还涉及可视化

所有这些技术难题-我再次引用项目文档:“由于对象的建筑意识形态”。 也就是说,只是为了美丽。 肯定会解决的。 但是建设者必须非常迅速地工作。 根据规定,拱形结构的组装可以在0º至20º的温度范围内进行。 否则,为了补偿温度变形,仅需要进行大规模计算,以免过度拧紧或拧紧不足。



施工控制工程师Igor Romanenko帮助主入口拱门的施工

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN406465/


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