某體育場結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

某體育場結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

1訓(xùn)練館景觀空間形式網(wǎng)球場的平面輪廓為封閉橢圓形，短向為205m，長向約220m。從建筑方案構(gòu)型和結(jié)構(gòu)方向考慮，本結(jié)構(gòu)擬采用場內(nèi)巨型桁架結(jié)構(gòu)方案，巨型桁架采用三角形立體桁架，桁架高度8m，巨型桁架長跨跨度146m，短跨跨度88m。四個角部位置（場地入口位置）采用菱形立體桁架落地。體育館屋面輪廓為橢圓形結(jié)構(gòu)，長軸直徑為145m，短軸直徑為110m，屋面面積約12500m訓(xùn)練館屋面輪廓為橢圓形結(jié)構(gòu)，長軸半徑為81.3m，短軸半徑為66.5m。屋蓋矢高4.5m，矢跨比約為1/16。支撐屋蓋柱子一共16根，柱距約為12m；游泳館屋面輪廓為橢圓形結(jié)構(gòu)，長軸半徑為101m，短軸半徑為71m。2選擇和設(shè)計2.1型鋼桁架方案屋蓋結(jié)構(gòu)采用交叉簡支箱型梁結(jié)構(gòu)，一端支撐與巨型桁架，另一端支撐與看臺頂部V柱或者尾部V柱至上，簡支梁最大跨度31.6m左右。屋蓋結(jié)構(gòu)最大懸挑距離為40.8m（包括巨型桁架范圍），支撐屋蓋柱距約為12m。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)機理，巨型拱桁架為斜臥式桁架，為平衡該桁架的水平分量和豎直分量，支撐斜柱和看臺梁結(jié)構(gòu)形成一個巨型三角撐提供水平抗側(cè)力，以抵消巨型桁架的水平分量。巨型桁架的豎直力通過混凝土屋面自重平衡。該受力體系避免屋蓋結(jié)構(gòu)成為受力不利的懸挑結(jié)構(gòu)，成為安全性較高的簡支結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的可靠度以及降低現(xiàn)場施工難度。在建筑效果上可提高觀眾區(qū)的凈高，同時巨型桁架內(nèi)部可集中布置馬道功能和相關(guān)設(shè)備管線，馬道上梯位置可在巨型桁架柱內(nèi)解決。計算結(jié)果表明該方案變形、振型和用鋼量都適中，結(jié)構(gòu)方案可行。（見圖1～圖4)2.2方案3:v形撐桿+位柱體系屋蓋矢高8m，矢跨比約為1/13。支撐屋蓋柱子一共24根，以等角度（15°）進行劃分，柱距約為16.8m。主選方案：張弦穹頂方案，屋蓋采用環(huán)肋型徑向網(wǎng)格，采用24道徑向索，內(nèi)圈一道環(huán)向索，索撐采用V形撐桿，增強穩(wěn)定性。索撐高度12m，矢跨比為1/10。本方案適合桁架馬道和相關(guān)設(shè)備管線集中布置，同時，內(nèi)環(huán)可根據(jù)建筑功能布置相關(guān)表演吊點及其它功能需求布置，功能需求集中，適合在有演出功能的體育館。最后實施時可結(jié)合斗屏布置優(yōu)化內(nèi)圈結(jié)構(gòu)形式。備選方案：采用葵花形網(wǎng)格弦支穹頂體系。一共采用三圈徑向索和環(huán)向索，索成環(huán)肋型布置；從外圈到內(nèi)圈索撐高度分別為7.5m、6m和4.5m，屋蓋殼體為葵花型單層網(wǎng)格。本方案馬道布置相對受限，一般布置在相關(guān)環(huán)索附近，且其寬度不能太大，所受荷載不能過重，適合在無表演功能場館。計算結(jié)果表明兩種方案變形、振型和用鋼量都適中且相近，結(jié)構(gòu)方案可行。（見圖5～圖10)2.3屋蓋柱距216屋頂最高標(biāo)高18m，檐口標(biāo)高13.5m，與斜坡屋面架空層交接標(biāo)高約為7.2m～10m。屋蓋矢高4.5m，矢跨比約為1/16。支撐屋蓋柱子一共16根，柱距約為12m；訓(xùn)練館和游泳館屋蓋采用張弦梁結(jié)構(gòu)體系，游泳館中間撐桿高度6m，弦支穹頂高跨比為1/11。其余榀桁架撐桿高度根據(jù)標(biāo)高漸變，平面外另加一道穩(wěn)定索。（見圖11～圖12)2.4易發(fā)生偏差測定大跨度屋蓋空間關(guān)系復(fù)雜，現(xiàn)場定位容易出現(xiàn)偏差。支撐鋼屋蓋的支座可采用糾偏支座為了降低現(xiàn)場安裝誤差，及其它相關(guān)索結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點如圖13所示。3施工現(xiàn)場及場地吊裝對于大型體育場館鋼結(jié)構(gòu)而言，鋼結(jié)構(gòu)施工方案、吊裝路線和胎架布置對于主體結(jié)構(gòu)、地下室設(shè)計荷載有巨大影響。由于施工單位進場往往都在設(shè)計階段完成之后，其屆時提交的施工方案和施工荷載偏滯后、很多預(yù)留結(jié)構(gòu)需要通過結(jié)構(gòu)改造才能實現(xiàn)，往往會使整個現(xiàn)場處于極大的被動狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，有意識地設(shè)定吊裝路線，對結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載進行必要預(yù)留，能夠避免后期吊裝時因為預(yù)留荷載不足進行大規(guī)模改造，不僅浪費大量資金，也極大延誤工期。本項目地塊周邊設(shè)置工地圍墻，包括場地東南側(cè)道路。于地上樓板邊線外側(cè)設(shè)置臨時施工環(huán)路。根據(jù)場地情況布置施工道路、吊車行走路線、鋼構(gòu)拼裝與堆放場地，其中綜合體育場采用履帶吊于場內(nèi)進行鋼結(jié)構(gòu)吊裝，土建看臺預(yù)留吊車進退場道路空間，履帶吊于場內(nèi)進行組裝及解體，鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架設(shè)置于主桁架下方。綜合體育館、訓(xùn)練館、游泳館采用履帶吊于場外進行鋼結(jié)構(gòu)吊裝，鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架設(shè)置于主梁節(jié)點下方。由于本項目體育館和游泳館范圍存在大量地下室，吊車允許路線和現(xiàn)場大堆料場地因盡量避開地下室范圍，僅限散拼場地在該范圍內(nèi)，并預(yù)留好荷載。同時由于鋼構(gòu)吊裝需要，大斜坡屋面建議通過分階段施工，與鋼構(gòu)施工進度有序結(jié)合。(見圖14～圖17)4屋面找形優(yōu)化技術(shù)通過對工程中屋蓋異形大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，形成創(chuàng)新優(yōu)化實施方案：⑴巨型桁架落柱位置內(nèi)移，適當(dāng)縮小兩向跨度差距，保證均勻受力，提高經(jīng)濟性；屋面找形盡量形成標(biāo)準(zhǔn)馬鞍形，提高巨型桁架內(nèi)部受力大回環(huán)效率；結(jié)合結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化柱網(wǎng)布置。⑵屋面找形可盡量降低屋面拱度，