北京工业大学体育馆 建筑特点介绍
谢谢欣赏 再见! 2009032班
2013-2-28
“
穹顶似天”
张弦穹顶结构体系是由单层球面网壳、撑杆及预应力拉索组成， 其中各层撑杆的上端与单层网壳相对应的各层节点径向铰接，下端 由径向拉索与单层网壳的下一层节点连接，同一层的撑杆下端由环 向索连在一起，使整个结构形成一个完整的闭合力系。张弦穹顶结 合了索穹顶和单层网壳的优点，索和撑杆的作用在弦支穹顶上部网 壳中产生与荷载作用反向的变形和内力，减小上部结构的荷载效应， 并使杆件内力分布均匀，便于构件的统一和节点优化。通过调整环 向索的预拉力，可以显著减小穹顶对于下部结构的水平推力。屋盖 预应力钢结构体系
而“活扣”的做法，就 是将固定节点分成两半， 顶部固定的部分开凹槽， 而底部的一部分则做成 半球状，类似于人的关 节。两个一套，受力性 能更好，对建筑来讲更 安全。为了让穹顶更安 全，材料更匹配，每个 连接处都接了Biblioteka 根拉杆， 构成更加稳定的V形结 构。
羽毛球和艺术体操比赛对管内空调系统的要求很高，恒温 26℃，而送风量不能超过0.2米/秒，风大了影响了球的线 路和操绳的艺术造型，风小了又无法保证馆内温度的稳定。 因而采用了“化整为零”的送风方法。将空调出风口设置 在每名观众靠背的下方，每两座有3个出风口，全场观众 席共设置了9300个出风口。观众入场前，先大风量降温， 再用小风维持26℃的温度。为了隔开室内室外的空气，工 大设置了间隔了一米多宽的错位双重门，阻止穿堂风。
北京工业大学体育馆
北京工业大学体育馆是奥 运会期间羽毛去和艺术体 操的比赛场地。分为比赛 馆和热身馆两部分。比赛 馆总高25.9米，热身馆总 高15.5米。比赛馆跨度达 93米。固定座位有5800个， 临时座位1700个，总建筑 面积达到26332.4平方米。
主体结构采用弦支穹顶 结构，外挑部分采用悬 挑变截面H形钢梁。热 身馆屋顶为球壳形，长 为62m、宽为47m，主 体结构采用单层网壳结 构，网壳外挑部分采用 悬挑变截面H型钢梁。
北京工业大学体育馆采用的是预应力弦穹顶结构。上部是由钢管组 成的球冠顶面的单层网壳，下部则是用预应力钢索拉紧，使穹顶结 构上弯。
在穹顶结构中，连接5道环索的，是编织成渔 网般的钢管。而在这编织结构中，有102个万 向可伸缩节点。所谓万向可伸缩节点，就是将 环索和“渔网”交叉点的“死扣”改成“活扣”
通过合理的索拉力消除单层网壳径向杆件的拉力，单层网 壳轴力最大减少80%以上，下部钢索使网壳内力分布非常均匀， 有利于统一杆件截面尺寸，同时大大减少单层网壳杆件的所承 受的弯矩，所有杆件均为轴心受压杆件，受力更加合理，使结 构整体刚度显著提高。
这和拉弓有异曲同工之处。当 弓弦被拉紧时，弓身就会拱起， 产生一个向前的力。同理，通 过机器拉紧钢索会使羽毛球馆 的钢网架向上拱起，从而产生 和外荷载效应相反的力。这样 不仅得到极大的跨度（93米）， 也节约了钢材。相较于国家主 体育场鸟巢每平米用钢量400 ㎏和水立方每平米用钢量 200kg左右，北京工业大学体 育馆用钢量仅为63kg左右，无 疑是一个成功的屋盖。
北京工业大学体育馆工程施工测量技术
第 ３ ８卷 第 ９期 ２ ０ ０ ７年 ９月
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北 京 工 业 大 学 体 育 馆 工 程 施 工 测 量 技 术
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北京 工业 大学体 育馆是 ２ ０ ０ ８年 奥运会 羽 毛球 、 艺
术体 操 比赛 馆 。 建筑 物平 面设计 为椭 圆形 ， 为 比赛 馆 分
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北京工业大学体育馆建筑结构分析
谷歌卫星照片
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成功的屋盖结构！
国家体育场鸟巢的每平方米用钢量为 400Kg左右，国家游泳中心水立方的每平 方米用钢量为200Kg左右。而北京工业大 学体育馆屋盖的每平方米用钢量仅为 62Kg… 为什么它的屋盖结构形式如此节约钢材 呢？其中的奥妙就在于——预应力。
结构体系及施工技术
北京工业大学体育馆比赛馆屋盖为世界上跨 度最大的单层预应力弦支穹顶结构，最大跨度达 93m，总用钢量不到1200t，相当于62kg/㎡ .热身 馆屋盖为铸钢节点单层网壳结构。施工中通过采 用球形节点三维空间测量控制技术、弦支穹顶结 构从外向内逐圈安装技术、弦支穹顶结构预应力 施工技术、直立锁边金属屋面工程施工技术、观 众席座椅下送风空调系统等，确保了工程质量和 工期，得到了世界羽联、北京奥组委等各方面的 高度评价，社会效益良好。该工程已获得北京市 结构“长城杯”金奖。
1.绝大部分受力构件可设计成受拉的索，截面受力均 匀，可充分发挥钢索的高强度性能。同时，自重可大 大减轻。 2.受拉构件是最稳定的，无失稳问题。可不考虑弯矩、 扭矩和剪力的问题。因此可以利用较少的材料跨越和 覆盖很大的空间。 3.因压杆数量少、长度短，截节预应力来实现，而不必改 变构件的几何尺寸。
缺点：
1.计算分析难度较高。 2.预应力施加难度高，成型过程不易控制，施工难度 高。 3.预应力损失影响严重。
这种结构体系出现的时间还比较短，还 有诸多的理论问题没有解决。 但北京工业大学体育馆的建成，对北京 奥运会来说无疑是值得肯定和思考的。
建筑结构分析作业之
北京工业大学体育馆
（单层欲应力弦支穹顶结构）
位
置
北京工业大学体育馆位于北京市朝阳区东南区，毗邻东四环路， 交通便利。
简
高校奥运场馆体育馆赛后运营模式初探
高校奥运场馆体育馆赛后运营模式初探
崔杰;张健;胡斌
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】以作为2008年奥运会羽毛球及艺术体操比赛馆的北京工业大学体育馆为例,结合其既是奥运场馆同时也是高校体育馆这一双重特点,提出赛后运营的初步设想,为探讨此类场馆的赛后运营管理问题提供参考.
【总页数】2页(P19-20)
【作者】崔杰;张健;胡斌
【作者单位】北京工业大学建筑与城市规划学院,北京,100020;北京工业大学发展规划处,北京,100020;北京工业大学建筑与城市规划学院,北京,100020
【正文语种】中文
【中图分类】TU984.14
【相关文献】
1.北京高校奥运场馆赛后开发运营管理模式探析 [J], 郭五一;束景丹;刘莹
2.高校奥运场馆赛后运营模型研究 [J], 屈若为;陈晋瑜;朴虎范
3.高校奥运场馆赛后运营模型研究 [J], 屈若为; 陈晋瑜; 朴虎范
4.以中国农业大学体育馆为例浅谈高校奥运场馆赛后利用与运营管理 [J], 杜伟;姚新宇;李培景
5.高校奥运场馆赛后运营模式及物业管理功能定位浅析——以北京航空航天大学体育馆为例 [J], 侯宁;郭斌爽;张璇
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空间结构
1.3网格结构节点创新 Ø 中国国家游泳中心研制了刚接焊接球节点。 Ø 增加加强板使塑性铰外移。计算公式进入《网格规程》
A380机库采用了钢管贯通焊接球节点，解决承载力不足，穿过后钢管变径。
Ø 厦门太古机库四期钢管贯通焊接球节点最大直径用到850mm。 试验与理论分析表明球内钢管分担约1/3 承载力。将钢管变截面移到球外 拼接施工更方便。
3．张弦结构日趋成熟 张弦立体桁架的优点在于其“自平衡”特点，张拉拉索可以平衡曲线立 体桁架产生的支座水平推力，同时通过撑杆对立体桁架实现反拱，从而 有利于充分发挥材料潜力。通常采用多榀立体桁架平行布置，辅以合理 的支撑布置形成屋盖。黄河口模型试验大厅设计做到跨度148m，建成后将成
为中国跨度最大张弦立体桁架。
国家体育馆南北长 144.5米，东西宽114 米，尝试了张弦立体桁架的空 间结构形式——双向张弦立体桁架。
93m跨的北京工业大学体育馆（奥运羽毛球、艺术体操）采用索承网壳。
4．充气膜结构悄然兴起 ETFE气枕（水立方）
英国曼彻斯特火车站采用ETFE气枕
5．单层网壳结构 中国民航博物馆大型单层网壳结构
深圳湾体育中心钢结构工程是由单层网壳连接三个体育场馆形成的钢 屋盖，东西长约为500m，南北长约为240m，网壳高度因场馆的功能不同 而变化，最高点约为50m，最低点约为33m。网壳空间曲面复杂，它由箱 形截面构件形成的菱形网格构成，其中在网壳周边和大树广场上空均为弯 扭构件。整个网壳结构形如“春茧”从地面缓缓升起，它由31个树形柱、 展望桥和幕墙支柱共同支撑。其中树形柱分为4叉柱和6叉柱，每个树形柱 由树形柱肢、铸钢件和主干组成。展望桥的“桥墩”为5层高的型钢混凝 土框架+支撑结构体系，“桥梁”为从两个相对的桥墩五层结构伸出的立 体钢桁架。展望桥净跨约为105m，桥梁桁架最小高度（上下弦之间的最 小距离）为9.1m，距地面高度26.5m，V形腹杆连接桥梁上下弦，并起到 支撑桥跨内网壳的作用。
中国钢结构代表性建筑
中国钢结构代表性建筑1大运中心主体育馆大运中心主体育馆钢结构工程总用钢量约为5800吨，采用单层折面空间网络结构，钢结构屋盖集高耸结构和大跨度空间结构于一体，由16个（8组）形状相近的结构单元构成，直径为158米。
安装方法采用“高空定点拼装、累计旋转滑移”的施工思路。
2 鸟巢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。
3 国家大剧院上部围护钢结构壳体呈半椭球形，其平面投影东西方向长轴长度为212.20米，南北方向短轴长度为143.64米，建筑物高度为46.285米，基础埋深的最深部分达到-32.5米。
椭球形屋面主要采用钛金属板饰面，中部为渐开式玻璃幕墙。
椭球壳体外环绕人工湖，湖面面积达35500平方米，各种通道和入口都设在水面下。
4 北京工业大学体育馆北京工业大学体育馆还创造了世界建筑史上的一个纪录――世界上跨度最大的预应力弦支穹顶，最大跨度达93米。
这种结构的上部是一个球冠顶面的单层网壳，由很多钢管组成，下部用钢索撑起来。
5 上海环球金融中心上海环球金融中心采用的是巨型结构，该结构体系将原先17根的宽柱改为巨型角柱和三个窄柱，这样建筑可以提供给用户一个更加开放和视觉无障碍的空间。
巨型结构在玻璃幕墙的里面，尤其在结构的低部，其巨大的体量可以给人们一种强烈的安全感和力量感，而这种感觉正是建筑师和业主希望大楼能具有的。
6 广州新电视塔新电视塔结构采用钢筋混凝土内筒-钢结构斜交网格外筒体系，其腰部纤细，体态生动，形成向上旋转的优美曲线。
《空间结构》第四篇第五章
第四篇 索杆张力结构
第五章 弦支穹顶结构
第二节 弦支穹顶结构的形式和分类
按照常见的单层网壳的网格可以把弦支穹顶结 构的类型分为以下五种：
1 肋环型弦支穹顶：是在肋环型单层网壳的基础上 形成的，在穹顶结构下部加上撑杆及拉索后，便 形成了肋环型的弦支穹顶结构。
第四篇 索杆张力结构
第五章 弦支穹顶结构
第五章 弦支穹顶结构
第一节 弦支穹顶结构的概念和特点
1 弦支穹顶结构的概念：弦支穹顶是由日本法政大 学川口卫教授将索穹顶等张拉整体结构的思路应 用于单层球面网壳而形成的一种新型杂交空间结 构体系。
第四篇 索杆张力结构
第五章 弦支穹顶结构
弦支穹顶结构，撑杆上端与单层球面网壳相对应的各层 节点铰接，下端通过径向拉索与下一层单层网壳节点相 连，同一层撑杆下端由环向箍索连接，撑杆和预应力拉 索构成张拉系统，与单层球面网壳共同承受荷载作用。
3 联方型弦支穹顶：以联方型网壳为基础形成， 典型的联方型网壳是由左斜杆和右斜杆形成菱形 的网格，两斜杆的交角为30o~50o，造型美观。
联方型弦支穹顶
第四篇 索杆张力结构
第五章 弦支穹顶结构
联方型网壳会出现内外圈网格尺寸差异很大的情况，这 样会造成杆件受力不均、规格偏多以及施工上的不便。 因此，常采用一种复合的联方——凯威特型网壳作为弦 支穹顶的上弦层，以使网格尺寸相对均匀，减少不必要 的杆件，受力更合理，施工更方便。
(2) 在荷载作用下上部网壳结构各构件的相对变形、网壳 杆件的内力均小于相应的单层网壳；不仅增强了总体结构 的刚度，还大大提高了单层网壳部分的稳定性。
(3) 结构对边界约束的要求降低。网壳对周边的水平向外 推力和柔性的张拉整体下部对边界产生的水平向内拉力， 可以相互抵消。
浅析北京奥运防水工程
一
、
奥运场馆防 水系统 新技术运用概况：
（） １金属板材与卷材复合防 水屋面系统 国 家体育 馆采用３ ｍ厚 ｍ 聚合物改性沥青自 粘卷材 与Ｉｍ厚铝 ｍ 镁锰合金板材复合构成屋面防排水系统。 该屋面呈流 线形构造， 施工时按照卷材的排列顺序， 对 准 的基 弹出 准线， 边撕去自 粘卷材的隔离纸， 边滚铺卷 材， 辊压 并 粘牢。对搭 接缝和Ｔ码固定支座部位应粘结 牢固， 严密， 封闭 以利于形成整体的柔性防 水层。铝镁 锰 合金板材在现 制成型， 场压 施工时 将其扣入Ｔ码固 定 支座顶部的 蘑菇头上， 使相邻的板相互搭扣， 然后用锁
防 新 、 技术 新工 都应用 运工 水 材料 新 、 艺 到奥 程上了 先后召开了
边 进 无 透 直 锁 处 使 形 在 定 机 行 穿 的 立 边 理， 其 成可 固 支
座上自 滑动， 由 以适应温 差变形且具有装饰功能的构 造 防 水系统。 该复合防 排水屋面实现了柔性材料防水与 合 金板材构 造防水完美的结合。北京大学体育馆采用 １ｍ ． ｍ厚三元乙 胶卷材与Ｏ９ｍ厚 ５ 丙橡 ． ｍ 铝镁锰合金板 材 复合构成屋面防排水系统。屋面特点为不规则的异
（ 含屋面及墙面） 。
（ 防 凝 聚酯 Ｂ 改性 卷 组合 ５ 水混 土与 胎ＳＳ 沥青 材 ）
防 水系统 水防 奥运公园中 心区地下交通联系通道采用Ｐ、３～ ８Ｃ０ Ｃ０ 水混凝土与两层（ ｍ＋ ｍ ） ４防 ４ ｍ ４ ｍ 聚酯胎ＳＳ Ｂ 改性
沥青卷材（ 型） Ⅱ 组合形成刚柔结合的防水构造。 该通 道埋置深度最深 ５ ， 为２ 最浅为１ｍ最大宽度２ｍ 最 ｍ ５， ５， 小宽度１ｍ净高５ ， ６， ｍ 总长度９８ｋ， ． ｍ是从地下通往中 ７ 心区各 场馆地下停车场及地下商业中心等的交通联系 枢 鉴于工程的重要性及其产生影０的巨 纽。 向 大性， 故将
北京工业大学体育馆混凝土结构模板施工工艺
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用此 种计算 简 图及 公式 确定 弧梁 的弧线 ，不 仅方
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本 工程 为框 架结 构 ， 构 复杂 ， 网密集 ， 度 较 结 柱 跨 大 ， 构框 架 中圆柱 、 柱 各 占一半 ， 不 同直径 的 圆 结 方 且 柱多 ．大量 弧梁 穿过 圆柱 出现 了众 多 圆柱弧梁 的梁 柱
结点 。 弧形 梁 、 形板 占梁 、 总数 量一半 以上 ； 扇 板 同一 层
中国国家体育场构造解析
中国国家体育场构造解析
中国国家体育场，又称“鸟巢”，是位于北京奥林匹克公园中心区的大型体育场。
其构造解析如下：
1. 建筑造型：体育场呈现椭圆形的马鞍形，整体造型独特。
2. 结构特点：体育场内部有三层碗状看台，由混凝土框架结构支撑。
看台下有数个独立的空间，包括餐厅、商店、卫生间等设施。
这些设施均以独立单元的形式分布，可以满足不同的使用需求。
3. 屋顶设计：体育场的屋顶采用钢结构工程，由24榀门式桁架围绕体育场内部碗状看台区旋转而成。
其中22榀贯通或基本贯通，形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。
屋盖主结构的杆件均为箱型构件，这种设计能够有效地抵抗风载和地震等外部力。
4. 立面设计：体育场的立面也颇具特色。
立面、楼梯、碗状结构和屋顶是一体的，这种设计不仅增强了结构的整体性，也使得外观更加简洁、美观。
5. 可持续性设计：体育场的设计注重环保和可持续性。
为了减少能源消耗，体育场的结构空间被一层半透明的薄膜填满，如同鸟类用柔软的填料填充巢穴的细枝之间的空隙一样。
此外，体育场的设计也考虑到了自然通风，这是体育场可持续设计的最重要方面。
6. 功能区域：除了主体结构外，体育场周围还设有一些功能区域，如基座上的新公园、观众休息区、运动员训练区等。
这些区
域的设计不仅丰富了场地的使用功能，也提高了观众的观赛体验。
总的来说，中国国家体育场的构造独特、环保、实用，充分体现了现代建筑的设计理念和科技水平。
体育馆建筑工程概况及其特点
体育馆建筑工程概况及其特点第一节工程特点一、本工程是为迎接xx召开而兴建的，工期紧是其最大特点。
二、体育馆工程屋盖结构为六支点的四叶状的空间钢结构网壳，采用焊接空心球节点，无缝钢管杆件，其施工难度较大。
三、体育馆工程设有500×1500大斜梁。
四、本工程弧线、异型结构多，高层变化复杂，测量放线难度大。
五、本工程场馆功能齐全，专业施工队伍多，施工队伍流动性大第二节工程概况xx体育馆是为迎接xx全国大学生运动会在xx召开而在xx校园内兴建的现代化体育设施，是xx重点工程，也是xx发展规划的重点项目之一，它既能满足全国大学生运动会和学校日常体育教育要求，同时兼顾学校师生群众性体育健身活动的开展。
其宏伟、多功能的建设规模；新颖独特、展翅欲飞的建筑造型，象征xx在211工程中稳步向前的趋势，也体现大学生及体育健儿蓬勃向上的精神风貌，是xx的标志性建筑物。
一、建筑概况该工程建设场地280×224m，采用“场馆合一”的布置手法，体育馆主轴线垂直于九三公路，左右对称布置，南北两端有规划校园道路，西侧设有集散广场，广场可停放机动车辆和非机动车，并建有网球场及大量的绿地。
其中心绿地内设置了朱德纪念雕像，既美化校园，又突出体育馆主入口，增加了校园的文化氛围。
1、体育馆建筑情况简介：体育馆总建筑面积为xxm2，地上二层，建筑面积xxm2，地下一层，建筑面积xxm2，设有固定座位xx个，活动座椅xx个，建筑高度xxm。
体育馆地下室层高3.6m，布置了风雨操场，室内田径训练场、健身房、训练馆以及办公、库房等附属用房。
其中：风雨操场空间尺寸为48.3×34.3×5.5m（长×宽×梁底高）。
体育馆底层层高4.2m，布置了检录厅、运动员、裁判员休息室、贵宾休息室及相应的附属用房，并设置了电教室、电脑室、图书馆、教研室、办公室、会议室及变配电房、消防值班室等。
体育馆二层设有主比赛场，平面尺寸为48.3×34.5m，净高13m，场内可设置活动座椅450个，能适应不同比赛要求。