中国京杭大运河博物院结构创新与实践

中国京杭大运河博物院是我国大运河国家文化公园建设的国家级标志性工程，地处京杭大运河的起点杭州市，被列入国家发展和改革委员会“十四五”规划，是浙江省重点工程，项目定位为世界级“文化地标”。
建筑方案由世界著名建筑事务所赫尔佐格-德梅隆创作，从大运河水道汲取灵感，将建筑与自然景观巧妙融合，打造出“依山面水”的格局，从远处眺望，塔楼似“叠石成山”，博物院仿佛一艘巨大的“船”，静静地悬浮于运河之上，航行在历史的河流之中。结构最大程度融合于建筑造型是京杭大运河博物院结构设计的核心理念。基于这一理念，结构设计创新性地采用了“山形”搭接柱外筒、大跨悬挑墙以及折线型空腹搭接柱内筒。
本书以京杭大运河博物院的建造为背景，详细介绍了结构设计、琉璃复合板幕墙研发以及智能建造过程中的创新成果。
全书共7章。第1章主要介绍京杭大运河博物院的项目概况，阐述了结构受力融合于建筑造型的设计理念、结构总体设计方案以及结构设计的关键点与重难点。
第2章重点介绍了“山形”搭接柱外筒设计与研究成果。通过理论分析、数值计算和试验佐证，阐述了“山形”搭接柱外筒的竖向传力机理，开展了强震作用下“山形”搭接柱外筒结构的抗震性能研究，建立了“山形”搭接柱外筒结构的设计计算方法，并给出了相应的加强措施。
第3章介绍了塔楼中庭空腹搭接柱内筒结构的分析与试验。通过解析其竖向传力机理与空腹桁架效应，明确了结构受力特性，并借助缩尺模型静力试验，验证了关键构件的承载能力。
第4章介绍了大跨度钢骨混凝土悬挑墙的设计与试验。对于主楼和裙楼的大跨悬挑墙，通过引入应力流概念分析传力路径，运用实体有限元模型进行精细化的弹塑性分析与裂缝宽度模拟，并辅以缩尺模型静力加载试验进行验证，解决了悬挑墙的裂缝控制难题。
第5章介绍了琉璃复合板幕墙系统的设计。大尺度琉璃板材大规模应用于建筑外装饰材料在国际上尚属首次，本章系统介绍了琉璃材料的研发和物理力学性能研究、琉璃复合板的力学性能试验和计算方法，详细阐述了琉璃复合板幕墙系统的组成、防脱落及可拆卸构造设计，以及琉璃复合板幕墙技术规程的编制等内容。
第6章介绍了整体结构超限情况，提出了相适应的性能目标和针对性措施，通过结构弹性分析、弹塑性分析，揭示了结构整体受力特性及罕遇地震作用下的塑性发展规律。
第7章介绍了EPC工程总承包模式下设计-采购-施工一体化的建造模式。运用数字化技术，融合BIM应用与智能建造，高效、顺利地完成了京杭大运河博物院主体结构的建造以及幕墙系统的安装。
中国京杭大运河博物院结构在受力形式上具有创新性，计算分析和设计难度大，与传统结构的传力路径有显著差异。为确保结构安全，开展了重力荷载和侧向往复荷载作用下搭接柱室内试验以及大跨悬挑墙和折线型空腹内筒的试验，通过试验和理论分析，揭示了它的传力机理，提出了针对性的创新设计方法。
本书对项目的方案思路、关键技术、分析计算、现场实施和监测等关键环节进行详细阐述，对同类工程具有借鉴作用。

第1章 融合于建筑造型的结构方案
第2章 “山形”搭接柱外筒结构设计
第3章 空腹搭接柱内筒结构设计
第4章 大跨度钢骨混凝土悬挑墙设计
第5章 琉璃复合板幕墙系统
第6章 结构超限设计与措施
第7章 设计施工一体化建造
附录 中国京杭大运河博物院建造历程