某體育場結構方案設計

某體育場結構方案設計

1訓練館景觀空間形式網球場的平面輪廓為封閉橢圓形，短向為205m，長向約220m。從建筑方案構型和結構方向考慮，本結構擬采用場內巨型桁架結構方案，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構，長軸直徑為145m，短軸直徑為110m，屋面面積約12500m訓練館屋面輪廓為橢圓形結構，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構，長軸半徑為101m，短軸半徑為71m。2選擇和設計2.1型鋼桁架方案屋蓋結構采用交叉簡支箱型梁結構，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。屋蓋結構最大懸挑距離為40.8m（包括巨型桁架范圍），支撐屋蓋柱距約為12m。根據結構力學機理，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構形成一個巨型三角撐提供水平抗側力，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構成為受力不利的懸挑結構，成為安全性較高的簡支結構，提高結構的可靠度以及降低現場施工難度。在建筑效果上可提高觀眾區(qū)的凈高，同時巨型桁架內部可集中布置馬道功能和相關設備管線，馬道上梯位置可在巨型桁架柱內解決。計算結果表明該方案變形、振型和用鋼量都適中，結構方案可行。（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)肋型徑向網格，采用24道徑向索，內圈一道環(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設備管線集中布置，同時，內環(huán)可根據建筑功能布置相關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。最后實施時可結合斗屏布置優(yōu)化內圈結構形式。備選方案：采用葵花形網格弦支穹頂體系。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格。本方案馬道布置相對受限，一般布置在相關環(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。計算結果表明兩種方案變形、振型和用鋼量都適中且相近，結構方案可行。（見圖5～圖10)2.3屋蓋柱距216屋頂最高標高18m，檐口標高13.5m，與斜坡屋面架空層交接標高約為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；訓練館和游泳館屋蓋采用張弦梁結構體系，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標高漸變，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系復雜，現場定位容易出現偏差。支撐鋼屋蓋的支座可采用糾偏支座為了降低現場安裝誤差，及其它相關索結構復雜節(jié)點如圖13所示。3施工現場及場地吊裝對于大型體育場館鋼結構而言，鋼結構施工方案、吊裝路線和胎架布置對于主體結構、地下室設計荷載有巨大影響。由于施工單位進場往往都在設計階段完成之后，其屆時提交的施工方案和施工荷載偏滯后、很多預留結構需要通過結構改造才能實現，往往會使整個現場處于極大的被動狀態(tài)。在結構設計階段，有意識地設定吊裝路線，對結構設計荷載進行必要預留，能夠避免后期吊裝時因為預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。本項目地塊周邊設置工地圍墻，包括場地東南側道路。于地上樓板邊線外側設置臨時施工環(huán)路。根據場地情況布置施工道路、吊車行走路線、鋼構拼裝與堆放場地，其中綜合體育場采用履帶吊于場內進行鋼結構吊裝，土建看臺預留吊車進退場道路空間，履帶吊于場內進行組裝及解體，鋼結構支撐胎架設置于主桁架下方。綜合體育館、訓練館、游泳館采用履帶吊于場外進行鋼結構吊裝，鋼結構支撐胎架設置于主梁節(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，并預留好荷載。同時由于鋼構吊裝需要，大斜坡屋面建議通過分階段施工，與鋼構施工進度有序結合。(見圖14～圖17)4屋面找形優(yōu)化技術通過對工程中屋蓋異形大跨度懸挑鋼結構設計研究，形成創(chuàng)新優(yōu)化實施方案：⑴巨型桁架落柱位置內移，適當縮小兩向跨度差距，保證均勻受力，提高經濟性；屋面找形盡量形成標準馬鞍形，提高巨型桁架內部受力大回環(huán)效率；結合結構方案優(yōu)化柱網布置。⑵屋面找形可盡量降低屋面拱度，