大跨空间结构案例分析
大跨度建筑案例分析
2013年12月2日，国家大剧院壳体钢结构安装完成
·网壳结构
网壳是一种与平板网架类似的空间 杆件结构，系以杆件为基础，按照一 定规律组成网格，按壳体结构布置的 空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。 其传力特点是通过壳内两个方向的拉 力，压力或剪力逐点传力。此结构是 一种有广阔发展空间的空间构件。
建筑师利用金属网的通透性，使简单厚 重的建筑结构在视觉上形成为多维空间，轻 盈简捷又不失空间的纵深感站在壳体的公共 空间内，人们可以看到弧形的金属网从高处 垂下，将歌剧院与壳体公共空间分隔开来隐 隐透出淡黄色人们可以透过金属网看到歌剧 院环廊内人们活动的场景，若隐若现，朦胧 而神秘，激发人们的好奇、想象和思索。建 筑师充分利用了金属网的特点来提升室内的 装饰效果。
大剧院建筑屋面呈半椭圆型,由钛金属板覆盖,前后两侧有 两个类 似三角形的渐开式玻璃幕墙切面,整个建筑漂浮于人造 水面之上。
国家大剧院壳体结构呈半椭球型。 由顶环梁，梁架，斜撑和环向连系 杆件组成。其中顶环梁呈椭圆形，长轴 长约60米，短轴长约38米，由环形钢架， 箱形梁，以及H型钢焊接而成。梁架呈 中心对称辐射状布置。 连杆沿水平环向布置，上下里外共 82道，并采用铸钢连接件或套筒连接件 连接。
·结语
国家大剧院是世界上最大的剧院拥有世界上最大的穹顶，是世界上最深的建筑，拥有亚洲最大的管 风琴。整体简洁而富有美感，但又不乏活力，仿佛里面有股生命力向外爆发。堪称建筑奇观，同时又彰 显出北京这个古老的城市的现代风貌与活力。城市建筑不再关乎审美或情感，而是对社会秩序的解释， 建筑也总是超越功能的，是建筑的形式给人们以经验，赋予城市以结构。
大跨度建筑分析
Analysis of Long Span Construction
大跨度建筑的混合空间结构案例分析
大跨度建筑的混合空间结构案例分析作者：张玥明来源：《砖瓦世界·下半月》2019年第04期摘; ;要：以大跨度建筑的混合空间结构为研究对象，从工程概况、结构体系两个方面分析当代国内案例，重点对大跨度建筑的混合空间结构的特点和组成要素进行分析。
为以后大跨度建筑设计理念和设计手法提供启发与参考，关键词：大跨度建筑;混合空间结构;拱-壳结构;悬索-拱结构一、概述混合空间结构，指的是将刚架结构、桁架结构、拱式结构、薄壁结构、网架结构、悬索结构和薄膜结构等不同形式的结构经过合理组合而形成的空间结构形式。
它充分发挥了各种结构及各种材料的特长，弥补了单一大跨结构受力、材料上的不足，使结构更广泛的适应于多种建筑功能并增大了建筑造型的灵活性。
一般来说，建筑形体轮廓由巨大的刚架、拱、悬索或斜拉结构作为巨型骨架而形成;屋盖造型则由骨架上布置的平板网架、网壳、桁架、悬索或薄膜结构形成。
通常，混合空间结构由刚架、桁架、拱、薄壁、网架、网壳、悬索、薄膜结构的两种或者三种结构单元组成。
在选择不同的组合方式时应满足建筑功能的需要、保持结构受力的均匀合理，充分发挥材料的特性、尽量采用预应力等先进的技术手段，改善结构受力性能、使整体结构刚柔并济，具有良好的整体稳定性、并保证施工简洁，造价合理的原则。
二、案例分析（一）武汉火车站1、工程概况武汉火车站是全国四大铁路网客运中心之一，也是第一个上部大型建筑与下部桥梁共同作用的新型结构火车站，实现了高速铁路，地铁，公路三者的无缝对接。
它的建筑面积为33.2万㎡，建筑高度为59.3m，建筑主体采用了拱-网壳结构。
2、结构体系武汉火车站由中央站房、南侧雨棚、北侧雨棚三部分组成。
武汉火车站中央站房的屋面支承结构由五榀主拱、半拱和斜立柱共同支撑，五榀主拱的基本间距为64.5m，最大主拱跨度甚至可达到116m。
主拱、半拱共同承担着楼面梁的支承任务，由于共用支撑结构，楼面结构与屋面结构有间接的联系;中央站房的屋盖采用网壳覆盖，其中上下弦采用圆管、腹杆两种形式。
大跨度建筑赏析
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两个巨大的“Z”字交叉缠绕，一片由钢铁与 玻璃组成的云，中间是一个巨大的洞。它的 新颖、可实施性，将会推动中国高层建筑的 结构体系、结构思想的创造。大楼建筑外形 就像是一只被扭曲的正方形油炸圈，总高度 大约230米，就像两个倒“L”斜靠在一起；两 座竖立的塔楼向内倾斜，倾角很大；塔楼之 间被横向的结构连接起来，总体形成一个闭 合的环。这样一种回旋式结构在建筑界还没 有现成的施工规范可循，这种结构是对建筑 界传统观念的一次挑战。
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二丶实例赏析
（1）国家体育场 “鸟巢”——大跨度钢结构
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国家体育场（“鸟巢”） 位于北京奥林匹克公园中心 区南部，建筑面积25.8万平 方米,占地面积313万平方米。 体育场基座以上部分共七层， 设有观众服务设施、媒体工 作区和贵宾接待区等。
国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级 为一级，抗震设防烈度8度，地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍 椭圆形，南北长333米、东西宽294米的，高69米。主体钢结构形成整体的巨型 空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构，钢结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台 分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混凝土框架剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相 互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了 双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下 弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。
悉尼歌剧院整个建筑 占地1.84公顷，长 183米，宽118米，高 67米，相当于20层楼 的高度。
大跨度空间桁架结构吊装施工技术分析
大跨度空间桁架结构吊装施工技术分析1. 引言1.1 研究背景在现代建筑工程中，大跨度空间桁架结构被广泛应用于体育馆、会展中心、机场等大型建筑中。
这种结构具有跨度大、自重轻、空间利用率高的特点，能够满足大空间覆盖的需求，提供了更为灵活多样的建筑设计方案。
由于大跨度空间桁架结构的建造和吊装存在较高的技术难度和风险，因此对吊装施工技术进行深入研究和分析具有重要意义。
随着我国大型建筑工程的不断发展和建设规模的日益扩大，大跨度空间桁架结构的应用也越来越广泛。
在实际工程中，由于各种复杂因素的影响，吊装施工往往成为工程施工中的难点和重点。
对大跨度空间桁架结构的吊装施工技术进行深入研究和分析，既有助于总结经验，提高施工效率，又能够有效降低工程风险，保障施工安全。
本文旨在通过对大跨度空间桁架结构的吊装施工技术进行分析，探讨其设计原则和要求，总结吊装工艺流程，提出相关安全措施，以期为工程实践提供参考和借鉴。
1.2 研究目的研究目的是为了探究大跨度空间桁架结构吊装施工技术的相关问题，深入分析吊装过程中可能出现的挑战和难点，寻找解决方案和改进措施，提高施工效率和质量，确保施工安全。
通过对吊装施工技术进行系统研究和分析，可以为相关领域的工程师和施工人员提供参考和借鉴，推动大跨度空间桁架结构的施工工艺不断完善和发展。
通过这一研究，还可以促进国内相关产业的技术进步和创新，提高我国在大跨度空间桁架结构领域的竞争力，为我国建筑行业的发展做出贡献。
是本论文的重要组成部分，对于全面了解大跨度空间桁架结构吊装施工技术以及未来研究方向具有重要意义。
1.3 研究意义大跨度空间桁架结构是一种具有较大跨度、较高荷载承载能力和较小自重的结构形式，广泛应用于体育馆、展览馆、大型工业厂房等建筑领域。
随着建筑技术的发展和人们对建筑美学的追求，大跨度空间桁架结构在现代建筑中得到了越来越广泛的应用。
研究大跨度空间桁架结构吊装施工技术的意义在于提高建筑施工的效率和质量，保障施工安全，推动建筑行业的发展。
大跨度场馆结构设计
大跨度场馆通常具有大面积的屋顶和 开放式空间，需要满足特殊的功能需 求和视觉效果。
结构设计的基本原则
01
安全性
确保结构在各种可能出现的荷载和 环境下都能保持稳定和安全。
适用性
考虑结构的可维护性和可扩展性， 以满足未来可能的需求变化。
03
02
经济性
在满足功能和安全的前提下，尽可 能降低结构成本。
后期评估
对建成后的结构进行性能评估， 确保满足设计要求。
03
大跨度场馆的主要结构形式
钢架结构
总结词
由钢柱和钢梁组成，具有较高的承载力和稳定性，适用于大型场馆和工业厂房。
详细描述
钢架结构采用钢材作为主要材料，通过焊接、螺栓连接等方式组装而成。其结 构形式简单、施工方便，能够满足大跨度、大空间的需求，同时具有较强的抗 震性能和耐久性。
总结词
由多个杆件按照一定规律组成的网格状结构，具有较高的承载力和稳定性。
详细描述
网架结构采用钢材作为主要材料，通过焊接或螺栓连接形成三维空间网格。其结构形式多样，可根据需求进行定 制，适用于不同规模和形式的场馆建设。网架结构的受力性能良好，能够承受较大的集中荷载和均布荷载，同时 具有较高的刚度和稳定性。
美观性
结构设计应与建筑美学相结合，创 造令人愉悦的视觉效果。
04
结构设计的流程与方法
方案设计
根据需求分析，制定多个设计 方案并进行比较。
施工图设计
根据详细设计结果，绘制施工 图纸并编制施工说明。
需求分析
明确结构设计的目标、要求和 限制条件。
详细设计
对选定的方案进行详细的计算 和分析，确定结构构件的尺寸 和材料。
02
优化设计包括结构形式、材料选择、节点连接方式等方面，以
钢结构案例分析
钢结构案例分析钢结构作为一种重要的建筑结构形式，广泛应用于工业厂房、商业建筑、桥梁等领域。
本文将通过对几个钢结构案例的分析，来探讨钢结构在不同场景下的应用特点和优势。
首先，我们来看一个工业厂房的钢结构案例。
在这个案例中，钢结构被用于搭建一个大跨度的厂房，其优势在于可以实现大空间无柱的布局，为生产线的布置提供了更大的灵活性。
同时，钢结构的轻质特性也减少了地基的承载压力，降低了建筑成本。
此外，钢结构的施工速度快，可以缩短工期，提高工程效率。
其次，我们来分析一下商业建筑中的钢结构应用。
在一些商业综合体项目中，钢结构常常用于搭建大跨度的屋盖结构，如购物中心、体育馆等。
钢结构的轻量化和高强度使得其可以支撑更大的屋盖跨度，从而提供更宽敞的室内空间。
同时，钢结构还可以实现更复杂的建筑形式和曲线造型，为商业建筑赋予更多的设计可能性。
最后，让我们来看一个桥梁工程中的钢结构案例。
在桥梁建设中，钢结构常常被用于搭建桥梁的主体结构，如桥梁梁、桥面板等。
由于钢结构具有良好的延展性和韧性，可以更好地应对桥梁在使用过程中的动态荷载和挠曲变形，保证了桥梁的安全性和稳定性。
此外，钢结构的可塑性也使得桥梁可以更好地适应复杂的地形和交通需求，为城市交通建设提供了更多的选择。
综上所述，钢结构在工业厂房、商业建筑和桥梁工程中都具有重要的应用价值。
其轻质化、高强度和灵活性等特点，使得钢结构能够更好地满足不同场景下的建筑需求，为现代建筑行业的发展提供了更多的可能性。
希望通过本文的案例分析，读者能够对钢结构的应用特点有更深入的了解，为今后的工程设计和施工提供参考和借鉴。
大跨度厂房结构设计实例分析
大跨度厂房结构设计实例分析摘要：以大跨度单层工业厂房的实际工程为例，根据有关技术资料和现行规范要求，运用建筑结构专业设计软件，对该厂房进行排架和屋架结构二维平面分析。
考虑到跨度为60 m的特殊性，采用通用有限元分析方法对该厂房进行三维空间分析，结果表明：大跨度厂房需要考虑空间效应，支撑体系的承载力验算十分必要。
关键词：大跨度结构; 钢桁架; 单层工业厂房; 支撑体系; 构件承载力1 工程概况许多大尺寸零部件产品的制作加工，需要大跨度的厂房。
而大跨度结构的受力模式和结构体系的控制条件可能会有变化，会有一些特殊要求。
为了解大跨度工业建筑的结构特性，本文选用一个典型工程实例，通过分析计算得到了许多具有参考价值的结论。
本工程是单层工业厂房，建筑物总长243.28 m，宽78.74 m，建筑高度(屋面面层最低点至室外地面)14.550 m，总建筑面积20 566.04 m2，主体厂房1层(生活间3层)。
风力发电的叶片生产车间为3跨连续钢结构刚架，跨距为24,30,24 m。
每跨设有100 kN吊车多台，轨顶标高9.000 m；柱距7.5 m。
胶衣腻子车间为单跨钢排架结构，跨度为60 m，屋架宽翼缘H型钢桁架结构；吊车起重量200 kN，轨顶标高9.000 m；柱距6.0 m。
建筑物主体结构设计合理使用年限为50年,室内设计标高±0.000 m对应的绝对标高为834.000 m,车间部分室内外高差150 mm,建筑平面如图1所示。
图1 建筑平面本文以胶衣腻子车间为例，分析大跨度厂房设计问题。
屋面采用单层压型钢板防水保温屋面，坡度为5%，用于主体厂房，做法(由上到下)：1)0.5 mm 厚(基板厚度)镀铝锌压型钢板本色板，360°直立锁缝构造；2)150 mm厚底面贴W38聚丙烯贴面离心玻璃棉；3)钢檩条。
厂房屋面圆拱形采光天窗采光板为不着色聚碳酸酯采光板(阳光板)。
2 荷载取值结构设计荷载条件：屋面恒载0.3 kN/m2；屋面活载0.3 kN/m2；吊车荷载100 kN梁式起重机;基本风压(重现期50年)0.6 kN/m2;基本雪压(重现期50年)0.3 kN/m2;抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。
大跨建筑
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析一、概述人类活动对建筑空间提出了新的要求。
人类在满足基本功能需要的同时，也在展示自己聪明才智和改造自然的伟大力量。
在空间上对大跨的追求一直是人类的梦想。
建筑物的跨度和规模越来越大，目前，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用了许多新材料和新技术，发展了许多新的空间结构形式。
例如 1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”（Superdome），直径207m，长期被认为是世界上最大的球面网壳；现在这一地位已被1993年建成直径为222m的日本福冈体育馆所取代，但后者更著名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封闭、开启1／3或开启2／3等不同状态。
1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。
70年代以来，由于结构使用织物材料的改进，膜结构或索-膜结构（用索加强的膜结构）获得了发展，美国建造了许多规模很大的气承式索-膜结构；1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，也采用这种结构技术尤为先进，其近似圆形平面的直径为204m；美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”（Geogia Dome，1992年建成）采用新颖的整体张拉式索一膜结构，其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。
下面我们来分析大跨度结构形式与造型分析二、结构形式与造型分析大跨度建筑通常是指跨度在30米以上的建筑，主要用于民用建筑的影剧院、体育场、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
1.拱结构及其建筑造型拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱成曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩可以降到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间。
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或双向滑动支座。
a上弦杆c悬索和杆件的布置图
b下弦杆
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二:上海世博会主题馆
上海世博会主题馆地上建筑面积约8万m2,地下建筑面积约4.8万ITl2,建筑高度为26.30 m。
主题馆平面水平投影为矩形,南北向长217.8 mC包括南北两侧各18.9 m悬挑屋檐。东西向长288 m。其中,屋面南北方向由6个V形折板单元组成波浪形屋面,每个折板单元的波长为36 ITI,矢高3 ITI,波脊标高为26.3 Fn,波谷标高为
整体承重结构由一系列门式刚架绕着内环旋转而成,这种结构布置形成一种三维空间承重体系。每一榀刚架由高12m的屋盖桁架和三角形桁架柱组成,均采用加肋薄壁箱形截面,为了形成鸟巢效果主桁架上弦上还设有交叉的次要构件,也采用箱形截面。总用钢量现已优化到4.2万t。较前降低了1.2万t。
网壳结构
一:北京老山奥运自行车馆
二:2008奥运会乒乓球馆
该体育馆屋盖的造型充分考虑了中国传统建筑特色和北京的城市建筑风格(图1 ,在建
筑形象上抽象地表达了乒乓球比赛的特点。整个屋盖的屋檐水平投影为9312m×72m的矩形,长边屋檐向外挑出4m,短边屋檐外挑616m,屋檐的直线部分建筑标高为2114m,弧形部分屋檐的最高点标高为2815m。中央球壳的矢高为7m,其支承边界的直径24m,球冠标高为3313m。球壳覆面材料为玻璃,这就可以让自然光线穿过中央球壳照入室内。连接球壳边界与弧形屋檐高点的两条由低到高螺旋状的屋脊与透明的中央球壳成为屋盖建筑造型的特点,象征着乒乓球对速度、力量、旋转的综合要求。屋面其余部分由屋檐、屋脊、球壳构成其曲面边界,其曲面造型随这些边界形状的变化而渐变。整个屋面由于两条屋脊的旋转起伏形成了在空间上呈反对称的异形扁壳曲面。
水平受拉的刚性环为截面宽115m的平面桁架,其两根弦杆为<426 ×20 ,腹杆为<203 ×
8。在受力上,受拉刚性环主要在水平方向承担拉索锚固端传来的水平拉力,在竖向通过人字型撑杆与受压刚性环整体协同工作,形成了上部受压、下部受拉的高9m的筒状刚性环。在使
用功能上,受拉的刚性环同时兼作吊挂灯具设备的马道。
作为奥运史上第一个乒乓球专用比赛场馆,北京大学体育馆的屋面造型非常独特(图1。该屋面除了中央矢高为7m,跨度为24m的中央球壳为球面外,其余的屋面部分无法采用解析曲面对其进行描述。然而屋面曲面形态的准确描述是屋盖结构选型、构件定位、排水设计、屋面施工的基础。为此,首先采用了NURBS技术完成其屋面的曲面形态设计。该体育馆中央球壳的标高为3313m,球壳周边的圆形支承边界的标高为2613m,旋转屋脊低端与中央球壳的圆支承边界相切,高端在屋檐处的最高点标高为2815m。两条短边直线屋檐的标高为2114m,两条
为了使整个屋盖结构具有足够的空间承载刚度、各榀辐射桁架能协同受力,沿环向布置了6道水平间距约为5m的同心环向支撑桁架,并在桁架上弦平面内布置联方形交叉支撑,这样布置的支撑体系一方面在宏观上可以有效地提高壳体面内的剪切刚度,形成空间受力体系,另一方面可以防止辐射桁架上、下弦杆发生出平面的屈曲(图6(d。
造型,如图所示。三维整体模型工程屋盖由12榀空间门式钢钢架组成,跨度82.4米,中心距8,0米,钢刚架为四肢组合的格构式结构。构件间的连接节点均为相贯节点,钢架柱(钢管连接于看台部分的钢筋混凝土柱,屋盖结构外形简洁、流畅,节点形式简单,刚度大,几何特性好。
单榀空间门式钢刚架单榀空间门式钢刚架(有连系杆单榀空间门式钢刚架(有连系杆
长边屋檐直线部分的标高也是2114m,曲线部分由两段相切的弧线组成,最高点为2815m。整个屋面即由中央球壳支承边界、两条旋转起伏的异形屋脊、四条异形屋檐构成了其曲面的边界(图2。在曲面建模程序中,首先完成上述曲面边界曲线的建模,作为屋面形态设计的主控制线,其中两条旋转屋脊采用样条曲线描述,其余的边界采用直线和圆弧进行描述。然后对屋面进行分区(图3 ,利用屋面呈反对称的特点,将屋面分解为几个具有异形边界的细分子域,每个子域的曲面形态即由其异形边界的曲率控制。
3结构体系与布置
在充分分析屋盖建筑造型特点的基础上,经多次方案论证,屋盖结构采用预应力平面桁架壳体(图6。结合下部的混凝土结构柱网布置,共布置了32榀辐射桁架,辐射
桁架外端的竖腹杆(立柱与下部混凝土结构的柱中心对齐,并通过抗震球铰支座支承于混凝土结构的柱顶,支座中心的水平投影位于64m×80m的矩形上;辐射桁架内端由中心标高2613m、内径24m、断面宽2m、高5m的菱形受压刚性环连接成整体,进而形成中央球壳的支承结构。为了使结构造型与所取曲面形态一致,充分利用桁架结构建筑造型适应能力强的特点,将桁架上弦杆计成其轴线位于屋面曲面内的复杂曲线形状,下弦与上弦平行,桁架高215m,腹杆布置方式确保了较长的斜腹杆受拉,较短的竖腹杆受压。与每榀辐射桁架对应,在其下部设32根预应力辐射拉索,拉索外端锚固于辐射桁架下弦与支座相邻的节点处,内端连接于标高2213m、内径26m的水平受拉刚性环上。受拉刚性环通过高4m的人字型受压撑杆与受压刚性环的下弦杆连接,从而将下部张拉索系与上部组合壳体组合成整体,形成杂交张拉结构体系。在施工安装阶段,通过张拉拉索对结构施加预应力,从而使人字型撑杆受压,实现对壳体反向加载,相当于对结构卸载,使结构产生与竖向荷载作用相反的内力和变形;在附加恒载和使用荷载作用下,壳体和拉索共同工作抵抗荷载,拉索、撑杆构成上层壳体的弹性支承。由于上述拉索预应力和弹性支承的共同作用,使得最终壳体的内力和变形明显减小,实现对壳体应力和变形的主动控制,从而大大提高了结构效率。
屋面结构东西向剖面
屋面檩条及支撑布置挑檐结构轴侧示意屋盖单独模型
主题馆下部结构采用钢框架结构,柱子为方钢管截面,柱间支撑采用了钢支撑和阻尼器支撑的混合支撑体系。
三:广州亚运会台球壁球综合馆
3温度缝的设置
4节点设计
四:2008奥运会鸟巢
国家体育场建筑体形上像鸟巢新颖独特,具有一定的独创性。可容纳8万人(奥运会期间可容纳10万人。平面为椭圆形,长轴340m短轴292m。屋盖中间设185.3mX127.5m开口。
23.3 m。
屋面由西侧展厅屋面、中厅屋面、东侧展厅屋面以及挑檐四部分构成。西侧展厅沿屋面南北向每间隔18 ITI布置一道预应力张弦桁架。预应力桁架结构高11.5 ITI,上部刚性杆件结构断面为正三角形立体桁架,高3 1TI、宽3 ITI,下部距预应力桁架两端45 1TI处各设置了两对空间V形撑杆,见图3。中庭及东部展厅自西向东结构的支承跨度依次为54,45,45 m,将西侧展厅预应力桁架的刚性上弦即3 m高的正三角形立体桁架向东侧屋面延伸连续布置,从而形成长度为270 m的四跨连续桁架梁[1],见图3。檩条一端连接于桁架上弦节点、另一端连接于桁架的下弦节点;在檩条结构层内满堂布置约18 1TI×18 m的交叉支撑,见图4。建筑③,@轴的外侧南北挑檐外挑约18.9 m,挑檐结构轴测图见图5。屋盖结构通过抗震球铰支座支承在下部钢结构柱柱顶,由西向东屋面桁架分别支承于⑩轴、⑨轴、⑩轴、④轴和⑤轴柱的柱顶。其中⑨轴和⑩轴柱顶支座为固定球铰支座,⑩轴、⑦轴和⑤轴柱顶采用施工过程中滑动,待屋面围护结构和幕墙结构安装完成后,再进行固定,使支座的工作模式变为固定铰支座,屋盖结构能与下部支承结构更好地协同工作。
4.96m×4.24m,厚度2.8m。
屋面采用轻型金属屋面板,局部为玻璃采光屋面。网壳采用焊接球节点,最大杆件为
Φ219×14,最大球节点为D650×30,用钢量约为95kg/m2,其中双层球面网壳部分为60kg/m2,人字型柱及钢结构圈梁35kg/m2。
其设计及施工创新点有下列几方面:
•老山自行车馆屋盖采用的带人字型柱的双层球面网壳结构概念清晰、传力明确、应力分布合理,具有良好的抗震性能和稳定性能;
中央球壳为跨度24m、矢高为7m的单层钢管壳体,网格的水平投影尺寸为2m ×2m,钢管规格为<159×6 ,钢管之间的连接采用直接相贯焊接。球壳沿周边支承在受压刚性环内侧中弦杆的节点上。而辐射桁架的上、下弦杆分别与受压刚性环的外侧中弦杆、下弦杆连接,这就可以通过受压刚性环的空间协调受力作用实现中央球壳的荷载向辐射桁架传递。
鉴于扁平的屋盖壳体在支座节点处将对下部混凝土结构产生较大的推力,32个抗震球铰支座中除了4个角点处的支座为固定铰支座外,其余28个支座均为单向滑动支座,长边支座沿y方向滑动,短边支座沿x方向滑动。这样在活荷载、风荷载、雪荷载和多遇地震作用下,屋盖就不会在下部混凝土结构抗推承载力较弱的方向对下部框架产生推力,减小下部结构的梁柱截面。支座滑动对屋盖结构支承刚度的削弱,由锚固于临近支座的辐射拉索来弥补。为防止罕遇地震作用下滑动支座脱落,通过限位措施,限制滑动支座的滑程为±70mm。
•环梁与柱脚铸钢球铰支座有效的减小了网壳对支柱及基础的推力,同时也解决了大跨度网架结构的温度应力问题;
•设置肋板与垫板提高了环梁大直径圆钢管(D=1200相贯节点抵抗局部失稳的能力,缓
解了节点相贯处的局部应力集中,有效的提高了节点的复杂应力作用下的承载能;
•该网壳结构采用了外扩拼装及圆形拔杆群接力提升就位的安装方法,该方法简便可行、易于控制安装精度且施工费用低。
协调,不需要在网架结构下部布置钢索。图2是结构布置图。
在网架结构的上弦平面内,除布置正交正放的上弦杆件外,还布置了菱形支撑杆件。菱形支撑的四个角点均位于上弦节间的中点,该点也是网架斜腹杆的上弦点。其中在比赛馆的四周边界满布菱形支撑,在内部跳格布置菱形支撑;在热身馆区域,仅在四周边界布置菱形支撑。由于比赛馆内的菱形支撑没有连续布置,为进一步提高上弦面的稳定性,通过隅撑和檩条系