大跨空间结构在奥运场馆中的实践与发展

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抓住北京奥运场馆建设机遇迎接超大跨度网壳开发挑点

抓住北京奥运场馆建设机遇迎接超大跨度网壳开发挑点

抓住北京奥运场馆建设机遇迎接超大跨度网壳开发挑点摘要本文简述了网壳结构现状与发展趋势,提出了奥运主会场结构方案的总构思和结构体系与施工方案的总建议,并对此进行了分析,供参考.关键词开合屋盖,空腹桁系,钢管砼肋拱,预应力钢网壳.一、前言为迎接2008年奥运会在北京召开,拟新建19座、改建13座现代化场馆。

要求这些场馆的设计方案必须新颖美观、国际一流,施工必须优质、快速,充分体现“绿色奥运,人文奥运,科技奥运”的新理念,为此,设计、施工均实行国际招标。

可以预料,国外一些实力雄厚且具有新概念、拥有新材料和新技术的单位将蜂拥而至。

这结我们国内而言,将面临严峻的挑战,但同时也是我国大力应用、发展先进的空间结构技术的极好机遇。

本文首先简述了空间网壳结构的现代与发展趋势,空间网壳结构已成为大跨体育建筑结构选型的主流,而“开合屋盖”、“预应力钢网壳”是空间结构中的两朵新葩。

接着提出了北京奥运主会场设计方案的总构思及300米左右超大跨度的“开合、空腹、带肋、预应力钢网壳”结构新体系和施工方案的总建议。

文中着重探讨了具有开创性和我国自己特色的预应力钢网壳。

对整个方案的合理性和可行性进行了分析。

二、网壳结构的现状与发展趋势(一)网壳结构的现状网壳结构的发展经历了一个漫长的过程。

早在1863年德国柏林应建成了由施威德勒设计的、用于燃气罐项盖的第一个钢穹顶,但真正快速发展是二战发后。

特别是近二、三十年。

现代网壳结构迅猛发展千姿百态,宏伟而富有特色的大跨空间结构不断涌现,有的已成为当地象征性建筑和人文景观。

不仅如此,它还成为一个国家建筑科学技术水平发展的重要标志。

1973年美国建成的直径为213m的新奥尔良“超级穹顶”长期被公认为世界上最大跨度的球面网壳。

现在这一地位已被2002年建成的、直径达274m的日本大分体育场巨型钢穹顶网壳所取代。

我国具有现代意义的网壳结构,是上世纪五、六十年代建成的。

如重庆人民大会堂半球形穹顶(跨度46.32m)和天津体育馆柱面联方型钢网壳(跨度52m)和跨度为64m的郑州体育馆圆形钢屋盖等。

大跨度空间钢结构

大跨度空间钢结构
现 在手段上 的

它对 和 谐 的理 解体 现 了与另 几 个建筑 的不 同
已经 渗透 到 了精神和 感受 中

它所 努 力谋 求 的 和 谐
不 是体


湛 蓝 色 的 膜 结 构 外 衣 就 成 为人 们 关 注 的焦 点

而 这 层 美丽 华 服 下 的钢 结构 骨架却 很 少 引起 人 们 的注 意
文马颖鸟巢刺骨开新河鸟巢在理念上引入了中国传统文化艺术方面的理念和现代建筑的形式加以结合雄伟壮观的鸟巢用钢量在9万多吨其钢结构抗震设计安全达到预定性能目标鸟巢大跨度空间钢结构由主结构的桁架柱和桁架梁顶面次结构和立面次结构组成
文 /马 颖
建筑作 为反 映城 市发 展 水平 最 直观 的感知 对 象 师 则 为凝 固 的音 符 弹 奏 出 自己 独 特 的 乐 章 巢
屈 服 程 度 轻;次 结 构 也 有 少 量 的 塑 性 铰



极 少 数 铰 的 强 度 下 降 至 残 余 强 度 ;结 构 的 整 体 刚 度 没 有 下 降
大承载能力

尚未 达 到 最

国 家体 育 场 钢 结 构 设 计 达 到 了 预 定 的 抗 震 设 防 性 能 目标
乒 乓 球 馆

工 全
过程 模拟

顺 利 完成拉 索的预 应 力张拉

中央 刚 性 环 顺 利 卸
载 提 供 了有 力 的技 术 保 障
奥运建 筑是 在 中国 经 济快 速 发 展 的几 年 中建 成 的 较真 实地 反 映 了 中国经 济实 力


因此其 比

科技水平

美轮 美奂 的建筑

张弦梁结构在体育场馆建设中的应用案例

张弦梁结构在体育场馆建设中的应用案例

张弦梁结构在体育场馆建设中的应用案例引言:体育场馆作为体育运动的重要场所,其结构设计对于保证场馆的稳定性、安全性和功能性至关重要。

张弦梁结构作为一种新型的结构形式,具有较大的跨度、较轻的自重和较高的强度特点,因此在体育场馆建设中得到广泛应用。

本文将介绍几个典型的张弦梁结构在体育场馆建设中的应用案例,并分析其优点和适用性。

1. 奥林匹克体育馆(北京奥运会主体育场)奥林匹克体育馆是2008年北京奥运会的主体育场,采用了张弦梁结构设计。

该体育馆呈拱形状,整个屋面由大量张弦梁组成,能够有效地分散载荷,并提供大空间。

张弦梁结构使得体育馆的屋面可以得到足够支撑,同时又能保持较低的自重,减轻了施工负荷。

另外,张弦梁的强度高,可以满足大跨度体育场馆的需求。

2. 迪拜体育城体育馆迪拜体育城体育馆是中东地区最大的体育场馆之一,同样采用了张弦梁结构设计。

该体育馆拥有巨大的室内空间,通过张弦梁结构可以实现大跨度的无柱设计,使得观众可以有更好的视野和观赛体验。

此外,张弦梁结构的轻量化设计使得体育馆的建造能够更加省时省力,提高工程效率。

3. 鹿岛水泥球场鹿岛水泥球场是日本国内首个拥有屋盖的足球场,也是采用了张弦梁结构设计。

其屋盖由四个历史性悬索梁和新颖的张弦梁结构组成,实现了大跨度的覆盖。

张弦梁结构的应用使得球场建设可以不受支柱的制约,观众席位也可以得到更好的视野。

4. 魔鬼体育馆魔鬼体育馆是巴西国内著名的足球场,同样采用了张弦梁结构设计。

该体育馆具有极高的观众容量和世界级的席位视角质量,这些得益于张弦梁结构的应用。

魔鬼体育馆的屋面采用了大跨度、自重轻的张弦梁结构,使得观众席位能够更好地聚焦到比赛场地上,提供更好的观赛体验。

结语:以上所述的几个案例展示了张弦梁结构在体育场馆建设中的应用优势。

通过大跨度、轻量化的设计,张弦梁结构可以满足体育场馆建设中对于稳定性、安全性和功能性的要求。

它能够提供大空间、无柱设计、良好的视野和观赛体验,成为体育场馆建设中的理想选择。

大跨度空间结构抗震设计与实践应用

大跨度空间结构抗震设计与实践应用

大跨度空间结构抗震设计与实践应用大跨度空间结构抗震设计与实践应用,听起来是不是有点复杂?别担心,我们慢慢聊!大跨度空间结构,顾名思义,就是那种跨度大、空间开阔的建筑,比如体育馆、机场航站楼、展览馆、车站这些地方。

你想,天花板得多高,支撑点得多远,整个结构得稳得像铁打的一样,才能不让咱们在里面瑟瑟发抖,对吧?可是呢,这种大跨度建筑一旦遭遇地震,那可真是麻烦大了。

别看平时它们稳得像大山一样,但一旦地震来临,连大山也能被撼动。

地震的力量可不是开玩笑的,它让建筑的受力情况变得非常复杂。

咱们都知道,地震产生的是一种“摇晃”的力,建筑在这种力的作用下,可能会发生摇摆,甚至是塌陷,这就好像你站在摇摇欲坠的船上,不断被海浪拍打,突然一个大浪来袭,船就可能翻了。

所以,对于大跨度空间结构来说,抗震设计必须得做好,不能马虎。

抗震设计不仅仅是加个防震垫或者做几个支架这么简单。

你得考虑结构的刚度、稳定性、柔性这些复杂的因素。

一个建筑不可能只是往一边靠着支柱,它得有足够的抗震能力,保证地震来时能自如应对,不能被摇晃的像个“纸片人”。

不仅如此,还要保证在地震之后,建筑还能继续使用,别一震就成了废墟,那就得不偿失了。

比如说,在设计大跨度空间结构时,首先要考虑的就是它的抗震能力。

根据不同的地震风险,建筑的抗震设计标准会有所不同。

如果是在地震多发区,那么设计师就得更加用心,甚至考虑一些特种材料,或者设计一些特殊的抗震构件。

比如,钢结构和混凝土结构的结合,可以让建筑在地震中既有柔性,又能保持稳定。

你看,很多现代的建筑用的就是这样的“混搭”方式,既能满足抗震的要求,又不失美观。

再说了,设计师还得根据建筑的用途来做不同的抗震设计。

举个例子,体育馆和机场这种大跨度建筑,里面人员流动大,万一发生震动,得确保人们能够安全疏散出去。

咱们以前看过那些灾难片,不是经常看到大楼倒塌、民众惊慌失措吗?其实那些情节不是空穴来风,现实中,建筑设计时不考虑这些因素,后果真的是不堪设想。

北京奥运场馆的空间结构

北京奥运场馆的空间结构

当世界迈⼊21世纪,回顾⼈类发展的历史,我们可以发现其中⼀个显著的特点就是其活动空间的不断改善与扩充。

在各种交流活动中,体育⽐赛⽆疑是⼀种最激动⼈⼼的⽅式。

奥林匹克体育竞赛馆、世界杯⾜球⽐赛场……在世界各地崛起;学术、⽂化、艺术与商业上的交流等活动也促使⼀些⼤城市建成了规模庞⼤的会议展览中⼼。

因此,⼤跨度、多功能、形状复杂、技术要求⾼的现代空间结构的建筑及其新技术应运⽽⽣,并在国内外迅猛发展。

认识现代空间结构 空间结构是指结构的形态呈三维状态,在荷载作⽤下具有三维受⼒特性并呈现空间⼯作的结构。

例如平板架、壳以及悬索结构等空间结构在我国都得到了⼴泛应⽤,已为⼈们所熟悉。

从国内外⼯程实践来看,包括奥运场馆在内的⼤跨度建筑多数采⽤各种形式的空间结构体系。

现代|考试|⼤|空间结构的形式⼗分丰富多彩,⼤体上可分为如下基本类型: (1)钢筋混凝⼟薄壳结构; (2)空间格结构,包括各种形式的架结构、壳结构; (3)张⼒结构,包括各种形式的悬索结构、薄膜结构或索-膜结构; (4)混合结构,由刚性构件和柔性索组合⽽成的⼀类结构形式,如各种形式的张弦结构、斜拉结构等。

⽬前空间结构向着轻量、⼤跨⽅向发展,这种发展趋势要求必须千⽅百计降低结构⾃重。

降低结构⾃重的途径⼀⽅⾯是研制运⽤轻质⾼强度新型建筑材料,另⼀⽅⾯是研究开发合理的结构形式。

结构受拉部位采⽤膜材或钢索,受压部分采⽤钢或铝合⾦构件,这样膜、索、杆相结合使⽤,形成杂交结构,可望实现理想的轻量⼤跨结构。

新建奥运场馆结构形式概览 2008年北京奥运会使中国⼈前所未有地近距离感受到奥林匹克的⽓息,也为中国⼤跨空间结构的发展提供了⼴阔舞台。

经过近5年的紧张筹备与建设,如今奥运场馆已成功投⼊使⽤。

系统地总结这些场馆建设中所采⽤的先进设计理念和⾃主创新技术,对于推动我国空间结构的进⼀步发展具有重要作⽤。

应该说,这些奥运场馆建设反映了我国⼤跨空间结构发展的⽔平,其中所蕴含的先进设计理念,所采⽤的创新结构形式以及所开发的新材料、新技术、新⽅法,对于我国空间结构发展有⼗分重要的借鉴意义。

大跨度预应力钢结构在体育馆工程中的应用.pptx

大跨度预应力钢结构在体育馆工程中的应用.pptx

4.2.2预应力索张拉
按施工方案,张拉施工分3级由两端向中间双方向对称 施工。第一张拉至80%设计索力;第二次张拉100%设计 索力,并超张拉5%;第三级进行索力微调,调整到设计 值。分级张拉施工顺序如下图所示(第一级为1-7号图, 第二级为8-14号图,第三级根据监测情况对个别索调整。 )
第一次张拉9,22,E,M轴线张拉到80%设计力,分别为 980.1060.1360.1360KN.
2.预应力技术于大跨度空间钢结构特色和优势
(1) 可以改变结构的受力状态,满足设计人员所要求的结构 刚度、内力分布和位移控制。
(2) 通过预应力技术可以构成新的结构体系和结构形态(形 式),如索穹顶结构等。
(3) 预应力技术可以作为预制构件(单元杆件或组合构件)装 配的手段,从而形成一种新型的结构,如弓式预应力钢结 构。 (4) 采用预应力技术后,或可组成一种杂交的空间结构,或 可构成一种全新的空间结构,其结构的用钢指标比原结构 或一般结构可大幅度降低,具有明显的技术经济效益。
桁架预应力钢索采用挤包双护层大节距扭绞型缆索,定 位撑杆(撑杆为圆管,截面为219×12mm,最长为 9.248m)。上端与桁架结构的下弦采用万向球绞节点连接, 下端与索采用夹板节点连接,纵横向索穿过钢撑杆下端的 双向节点,形成双向张拉空间索网,索端与钢结构相连处 设计为铸钢节点。(图2.3.4)
4.2 钢结构预应力施工
4.2.1预应力索的安装
索的安装穿插在钢构件的安装过程中,索盘放置在结 构外地坪上,纵横向拉索使用捯链辅助牵引,随钢结构一 起滑移,但索不张拉,仅预紧。索规格主要有4 种:5×109,5×187,5×253,5×367.横向钢索预张力中间索 最大2000KN,端部索最小1100KN;纵向钢索预张力中间 索最大1600KN,端部索最小1300KN,张拉过程中,考虑 纵横向索相互影响和张拉先后顺序对索力影响,需超张拉, 横向双索最大张拉力达到2730KN,纵向单索最大张拉力达 到1850KN。

奥运场馆建设中的大跨度钢结构预应力施工技术

奥运场馆建设中的大跨度钢结构预应力施工技术
mo i rn e i cu e . nti g a n l d d o r
K y w r s l p a e r et ba tn t c r; sse d dm ; p ses t ls ut e e od :Oy i G m s po c; em s g s t e upn - o e r t s d s e t c r; m c j i r u r u er e e r u
对 于双 向张 弦结 构来 说 。由于 各榀拉 索 之 间空 间
作 用 明显 。后批 张拉 的钢 索会对 国立 ,张 然 ,钱英欣
( 京 市 建 筑 工 程 研 究 院 .0 0 9 北 京 ) 北 10 3
要 :0 8 2 0 年奥 运 会 中 有一 部 分场 馆 使 用 了大 跨 度预 应 力钢 结构 这 种效 率高 、 代 感强 的 结 构形 式 , 中 现 其
些场馆 的施工技术在 国际上也属领先水平 。预应力施工技术是大跨度预应力钢结构施工的核心技术 , 本文根
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济南奥体中心体育场大跨空间结构总装分析

济南奥体中心体育场大跨空间结构总装分析

建 筑 结 构 学 报(增刊1)J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s (S u p p l e m e n t a r y I s s u e 1)济南奥体中心体育场大跨空间结构总装分析傅学怡,高 颖,杨想兵(中建国际设计顾问有限公司,北京100044)摘要:揭示了由上部钢结构和下部混凝土结构组成的大跨空间结构传统的上下部结构单体设计方法存在安全隐患,这种方法既不能反映上部结构刚度对整体结构的贡献,也不能反映下部结构有限刚度对上部结构的效应放大;提出了上部结构对下部结构既有作用又有刚度约束,下部结构对上部结构既有支承又有效应放大,故需通过总装分析整体结构。

通过济南奥林匹克中心体育场实例的总装分析与单体分析结果对比,论证了整体结构总装分析能够得到较为合理可靠的上下部结构在重力、风、地震、温度作用下的效应,尤其能揭示连接界面结构构件的实际受力状态。

整体结构总装分析的理念与方法对大跨空间结构的设计参考应用。

关键词:大跨空间结构;总装分析;抗震性能中图分类号:T U 393.304 文献标识码:AW h o l e s t r u c t u r e a n a l y s i s o f t h e l a r g e -s p a n s p a t i a l s t r u c t u r e i nJ i n a n O l y m p i c S t a d i u mF UX u e y i ,G A OY i n g ,Y A N GX i a n g b i n g(C h i n a C o n s t r u c t i o n D e s i g n I n t e r n a t i o n a l C o .L t d ,B e i j i n g 100044,C h i n a )A b s t r a c t :T r a d i t i o n a l l y ,t h e u p p e r s t e e l s t r u c t u r e a n dt h el o w e r R Cs t r u c t u r ea r ea n a l y z e ds e p a r a t e l yi nl a r g e -s p a ns p a t i a ls t r u c t u r e s .I t c a n a c c o u n t f o r n e i t h e r t h e c o n t r i b u t i o n o f u p p e r s t e e l s t r u c t u r e t o t h e w h o l e s t r u c t u r e 's s t i f f n e s s ,n o r t h e e f f e c t o f l o w e r s t r u c t u r e o n t h e u p p e r s t r u c t u r e 's s t i f f n e s s .T h u s a n o n -c o n s e r v a t i v e d e s i g n m a y b e p r o p o s e d .T h i s p a p e r p r o p o s e s a n e w m e t h o dt o a n a l y z e t h e w h o l e s t r u c t u r e u n d e r t h e a c t i o n o f g r a v i t y ,w i n d ,e a r t h q u a k e a n d t e m p e r a t u r e l o a d s .F i n a l l y ,t a k i n g t h e J i n a nO l y m p i c S t a d i u ma s a ne x a m p l e ,t h e r e s u l t o f w h o l es t r u c t u r e a n a l y s i s i s c o m p a r e dw i t ht h a t o f s e p a r a t e s t r u c t u r e a n a l y s i s .K e y w o r d s :l a r g e -s p a n s p a t i a l s t r u c t u r e ;w h o l e s t r u c t u r e a n a l y s i s ;s e i s m i c b e h a v i o r作者简介:傅学怡(1945— ),男,江苏南京人,研究员,博士生导师。

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奥 运建 筑 。在 近5 年 的奥 运建 筑发 展历 史 中 , 跨度 0 大 ( )18 年 , 莫斯 科 举 办 了 第 2 届 奥 运会 , 3 90 在 2 其 空 间结构 技术 在奥 运场 馆建 设 中一 直处于 核 心地位 。 中跨 度8 m的友谊体 育馆 , 构特 点 为直径 8 m、 0 0 结 0 高2 能 否成 功 举办 奥林 匹 克运 动 会 直接 体现 一 个 国家 的 m的贝壳形 圆顶 , 内部 支撑 , 制 的圆顶 外壳 由2块 无 预 8
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sr cue c o dn t dfee t t cu a tp s n c aa trsis T e r t a rs a c d v lp n o p c tu tr a c r i g o i rn sr tr l y e a d h r ce it . h oei l e e r h e eo me t f s a e f u c c
类 型 , 究空 间结 构理 论 研究发 展 历程 , 结了 空 间结 构形 式发 展 的特 点 。 研 总
关键 词 : 间结 构 ; 跨度 : 空 大 奥运 工程 : 育馆 体
中 图 分 类 号 : U3 (0 0 0 — 12 0 10 — 7 6 2 1 )2 0 0 — 4
Ke r s p c t cue ag p n lm i po c;g m aim y wo d :sa e s u tr ;lres a ;Oy pc r e t y n s r j u
奥 运圣 火历 经百 年周 游全 球 , 世 界各 国奥 运 举 其 中跨度 1 0 在 0 m的大体 育馆 , 结构特 点为在 预 制钢 筋混 办 城 市 留下 了 不 可磨 灭 的痕迹 —— 美 轮 美 奂 的 百年 凝 土肋条 上铺设钢 丝 网现 浇屋 顶壳体 混凝土 。
综合 国 力 , 奥运 场馆 的建 设 反映 出一个 国家 土 木建 筑
其 结构 类型 、 构特 点 主 要 分 为薄 壳 结构 、 间 网格 结 空
尖端分 叉的折 叠金 属板组合 支撑 。
空 间 网 格 结构 是 由多 根杆 件 按 照 某 种 有规 律 的
的水平 。历届现 代奥 运工程 中的大跨 度空 间结构根据 1 空 间网格 结构 . 2 结构 、 索杆张 力结构 和杂 交结构等 几个 类型 。 几何 图形通 过节点 连接起 来 的空间 结构 。网格结 构包 括 网架 (0 8 北京 国家体 育 场 ) 网壳 (9 2 巴塞 2 0年 与 19 年 罗那 圣乔 地体 育馆 ) ,绝大 部 分 网架结 构 采用 钢管 或
srcu e i td e c od n o t e aoe ad tp s n e eo me t h r ce itc f s a e sr cu e tp s r t tr s su id a c r i g t h f r si y e a d d v lp n c aa trsis o p c t t r y e ae u u s mmaie . u rz d
Oy p r et cn b idd i ose t c r,sae g d s c r,cbe t s nd s c r ad c s l i po c a e d ie n hl s ut e pc r t t e al—e i e t t e n r s m c j s v t l r u i r u u no u r u o
(. 江 同济 科 技 职业 学 院 ,12 1杭 州 ;. 江大 学 建 筑 工 程 学院 , 10 7 杭 州 ) 1浙 3 13 , I 2浙 302 ,
摘 要 : 近5 年 的奥 运建 筑发 展 历 史中 , 跨度 空 间结 构技 术 一直 处 于核 心地 位 。现 代奥 运 工程 中的各 在 0 大 种 大跨 度空 间 结构 根据 结构 类 型和 结构 特 点可 分 为薄 壳结 构 、 间 网络 结构 、 空 索杆 张 力结 构和 杂 交结 构等 几个
Ab ta t L re p n p c sr cu e e h iu h s l y b e o c p ig h c r pa e sr c : ag —s a s a e tu tr tc nq e a awa s e n c u yn te o e lc wihn e ry t i n a l 5 y as f 0 e o Olmp c ul ig e eo me t itr . Vaiu lre- p n p c sr cu e a o td n r y i b i n d v lp n h soy d ro s ag s a s a e tu t rs d p e i mo e d m

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第 4 卷 第 2期 2 1 年 2月 1 00
Vo _ 1 I No2 4 . F b 00 e .2 1
A c i cu e T e n lz r h t t r e h oo v e
大跨空 间结构在奥运场馆 中的实践 与发展
庞 崇 安 2
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