体育馆设计-屋盖结构选型.
建筑结构选型分析-国家体育场

建筑结构选型题目建筑结构分析姓名 X X X学号 XXXXXXXXXX专业班级土木工程XXX班分院土木建筑工程学院任课老师 X X X目录引言 (3)工程概况 (4)建筑方案结构形式 (5)结构设计要点 (5)地源热泵系统 (5)环形管网的沟槽连接方式及其水系统设计 (6)拱铰设计 (8)总结 (11)参考文献 (11)引言国家体育场的外观以建筑结构的形式直接表现,立面形式和建筑结构达到了完美的统一。
国家体育场呈双曲面马鞍造型,东西向结构高度为68m,南北向结构高度为41m,钢结构最大跨度长轴333m,短轴297m,由24榀门式桁架围绕体育场内部碗状看台旋转而成。
结构构件相互支撑,形成网格状构架,如同一个用树枝编织成的“鸟巢”。
其中蕴藏深厚的东方文化内涵:即秩序、内敛的东方美学思想,建筑设计将看似无序的框架纳入严谨的受力体系中,使秩序中存在着无限的变化。
工程概况国家体育场工程总占地面积21公顷,高度69米,场内观众坐席约为91000个。
结构分为基座、屋顶与包厢。
基座与体育场的几何体合二为一,行人走在平缓的格网状石板步道上,步道延续了体育场的结构肌理。
步道之间的空间为体育场来宾提供了服务设施:下沉的花园,石材铺装的广场,竹林、矿质般的山地景观,以及通向基座内部的开口。
从城市的地面上缓缓隆起,几乎在不易察觉中形成了体育场的基座。
体育场的外观就是纯粹的结构,立面与结构是统一的,将建筑物的立面,楼梯,碗状看台和屋顶融合为一个整体。
为了使屋顶防水,体育场结构间的空隙将被透光的膜填充。
国家体育场包厢位于体育场的四层,赛后通过改造,赛后包厢的数量为140个。
它不仅提供了一个亲临其境的最佳观赛场所,更为社会企业和各界名流搭建一个交际、公关、答谢客户的社交平台。
建筑方案结构形式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。
建筑结构选型__网架结构__上海体育馆__

横向跨越60米以上空间的各类结构 形式的建筑。大跨度结构多用于民用建 筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会 堂、航空港候机大厅及其他大型公共建 筑,工业建筑中的大跨度厂房、飞机装 配车间和大型仓库等。 结构类型 有折板结构、壳体结构、网架结构、悬 索结构充气结构、篷帐张力结构等
上海体育馆(上海大舞台)
网架支承用摇摆支座, 网架由36 只摇摆
座支承。
网架节点
三向球节点
连接方式
焊接 吊装后局部补焊
分类
按其本身的构造 单层 双层 三层 单层 按建造材料分为:刚网架 铝网架 木网 架 塑料网架 钢筋混凝土网架和组合网 架 按支承情况分为周边支承 四点支承 多 点支承 三边支承 对边支承及混合支承
上海体育馆
结构体系
网架结构, 呈园形直径124.6米, 由均匀 分布在1 10 米直径园周上的36 根柱子支承, 支承点以外悬挑7.30 米, 网架中部有气楼。 网架高6 米, 中间起拱2.5 米,由1 1 4 0 0 多 根16 锰无缝钢管和90 多个钢球组成, 设计 总重量6 0 吨
支承方式
简介
由多根杆件按一定的网格形式通过节点 连结而成的空间结构 。 特点是:空间受力 重量轻 刚度大 抗震 性好 缺点是汇交于节点上的杆件数量较多, 制作安装较平面结构复杂
网架结构
使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。这种结 构整体性强,稳定性好,空间刚度大,防震性能好。 网构架高度较小,能利用较小杆形构件拼装成大跨 度的建筑,有效地利用建筑空间。适合工业化生产 的大跨度网架结构,外形可分为平板型网架和壳形 网架两类,能适应圆形、方形、多边形等多种平面 形状。平板型网架多为双层,壳形网架有单层和双 层之分,并有单曲线、双曲线等屋顶形式。 50年代后期上海同济大学曾建造了装配整体式钢筋 混凝土单层联方网架壳形结构建筑,大厅部分净跨 度为40米,外跨度54米。上海文化广场的改建设计 采用钢结构球节点平 板型网架,1970年建成。 1976年建成的美国新奥尔良市体育馆,圆形平面直 径达207.3米,是当今世界上最大的钢网架结构建筑。
大跨网架屋盖综合体育馆结构设计分析

大跨网架屋盖综合体育馆结构设计分析摘要:笔者以永州市道县一种体育馆作为研究对象,由于该体育馆屋盖横跨水平跨度较大,整体采用框架剪力墙结构和钢筋结构,为优化体育馆设计效果,应用有限元软件不断提升其结构设计模式,确保体育馆支座节点受力效果以及稳定性,保障体育馆屋盖结构满足施工要求。
关键词:大跨空间结构;网架;稳定;支座;节点;抗连续倒塌一、工程概况永州市一中体育馆设计规模为大中型体育馆,设计使用寿命为50年,占地面积约为13142㎡,设计观众座席数量约为3050,层高2层,拥有停车位114个,主体结构采用框架剪力墙和钢结构,地震抗震烈度为6级[1]。
二、体育馆结构设计(一)结构体系设计永州市道县一中体育馆屋盖主体采用网架结构,其中上层金属屋面采用金属铝板材料,整体的结构类型比较复杂。
该体育馆屋盖呈现“中间厚,两边薄”的特征,其中中间部分厚度约为30米,两边最薄处厚度为3米,网架横向跨度60.2米,纵向跨度为100.1米,体育馆网架剖面图如下图1所示,体育馆网架结构材料为碳素结构钢[2]。
图1体育馆网络架剖面图(二)荷载设计参考该体育馆网架结构材质和材料自重因素,设计人员设计上弦恒载值为0.75kN/m2,下弦恒载数值为 0.5kN/m2。
由于该体育馆的金属屋面顶层无座位,在不考虑其他因素的条件下,可以将上弦的检修荷载参数控制在0.5kN/m2以内,针对下弦荷载参数进行设计时,要参考通风管道、消防喷淋设备等因素,将其参数设置为0.5kN/m2,同时还要在该部分预留吊挂装置荷载承受区间[3]。
针对体育馆风荷载进行设计的过程中,由于体育馆屋盖结构类型特殊,非常容易受到风荷载因素影响。
根据《建筑结构荷载规范》 (GB 50009— 2012) 中的标准规定可知,针对体育馆风荷载参数进行确定时要提前开展风洞实验,待明确屋盖表层风压分布特征后方能开展后续设计工作。
道县一中体育馆委托专门的检验团队对体育馆屋盖开展风洞实验,计算风压如下:0.75kN/m2即50年一遇强烈大风会对屋盖结构稳定性造成影响。
西安奥体中心体育馆钢屋盖结构设计

西安奥体中心体育馆钢屋盖结构设计摘要:工期要求紧张的大跨度工程,网架结构具有较好的适应性。
传力直接是设计的追求目标,西安奥体中心采用了一系列的环向构件,结构受力合理。
高烈度区的大空间建筑抗震设计不能轻视,靠近支座处及跨中位置的钢屋盖杆件截面地震工况控制的情况比较常见。
钢构件的计算长度系数需通过屈曲分析进行复核确定。
关键词:肋环形双层钢网架;体育馆钢屋盖;钢斜柱;混凝土环梁前言西安奥体中心体育馆是一个甲级特大型综合体育馆,可以满足16种以上的国际单项赛事的比赛要求,是第十四届全运会的主赛馆,建筑面积 93200.43 ㎡,结构高度:41.360米,主馆地上四层,局部五层,无地下室,混凝土屋面高度29.50米。
内部主要轴网呈放射状,比赛大厅及看台位于建筑中部,看台以下部分结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构,看台采用清水混凝土预制看台。
屋盖结构为经纬式双层网架,支撑结构为直径136.6米轴线上的48根混凝土柱及外围的三叉钢斜柱,屋面总直径205.16米。
136.6米跨度内网架厚度5.2米,以外部分为2.0米厚+0~3.2米的第三层网架形成准三层的网架结构。
里圈网格间距5.0米左右,外圈网格间距2.5米左右。
其围护结构为网架上面铺金属屋面板及装饰面板,网架下弦吊挂着检修马道、中央斗式显示屏,但消防水不上屋面。
网架由钢斜柱及混凝土柱支撑。
网架节点分焊接球和螺栓球两种,对于杆件夹角较小者采用在焊接球外焊加劲板的办法予以加强,支撑网架混凝土柱顶采用成品盆式支座。
1、钢屋盖的设计荷载取值1.1、恒荷载钢网架屋盖结构自重由程序自动计算,Midas Gen计算时取(考虑节点重量):78.5x1.3=102kN/m3,MST计算时取:78.5kN/m3;建筑屋面装修:上弦部位防水屋面+保温及檩条重取:0.85kN/m2,下弦设备吊重(除马道外)取:0.2kN/m2,下弦有吊顶区域取:0.6kN/m2。
1.2、可变荷载不上人屋面可变荷载取:0.5kN/m2。
体育馆结构-文档资料

• 膜结构按结构可分为:支承式膜结构、张力式膜 结构、充气式膜结构
三、混合结构
是由刚架、桁架、拱、壳体、网架、悬索等结构中 的两种或三种结构单元组合成一种新的结构。 索-拱结构、索-网结构、拱-网架结构、拱-悬索结构 (应用较多)、悬索-拱-索网结构。
罗马小体育宫(钢筋混凝土空间薄壁结构)
• 钢筋混凝土网肋形扁球壳结构 • 球壳采用预制钢丝网水泥菱形构 件作模板,与壳板现浇成整体的育馆(鞍形索网)
日本代代木体育馆
第一场馆 其类似于悬索桥的系统, 两边各有一个半圆形的 混凝土的刚环,刚环于 地面形成一个倾角,丹 下并没有把主揽铆钉在 中轴线上,而是在各个 端部伸出了一个尖角的 铆钉,这样才形成了最 终两个错开半圆的样子。
钢索吊桥的基本结构形 式,沿用到现在的悬索 的大跨度屋顶形式。
上海交大体育馆(张拉膜结构)
• 该工程为张拉膜结构,整个 体育馆全长94m,宽77.4 m 。总承重 • 结构为钢筋混凝土结构,顶 部膜布棚盖组成,棚盖由桁 架拱梁绷白色 • 膜织物而构成,整个顶棚投 影面积为5720.2 m2,表面 积为8910m2。
上海交大体育馆
水立方(充气膜结构)
• 水立方的双层ETFE 膜结构由3 097个气枕组成, 覆盖面积达10. 5万平 方米, 展开面积达26万平方米, 是世界上规模最大的ETFE 膜结构工程; 同时水立方是世界上首次采用不规则多面体空间钢架结构, 该结构填 补了世界空白, 令世人惊叹。
• 壳肋——葵花图案 具有装饰性 • 采用36根Y字型斜柱支承 结构 明朗 轻快 富有表现力
罗马小体育宫
北京首都体育馆(平板网架结构)
• 1968年建成,平面呈矩形。建筑物东西长122.2米,南北长107米, 建筑面积4万平方米。比赛大厅屋盖净跨112×99米,屋盖结构为平板 型双向空间钢网架。
体育馆建筑常采用的空间组合形式

体育馆建筑常采用的空间组合形式在体育馆建筑设计中,空间组合形式是至关重要的一部分。
体育馆作为承载体育赛事和文化活动的场所,其空间组合形式需要兼具实用性、观赏性和舒适性。
在本文中,我们将从不同角度探讨体育馆建筑常采用的空间组合形式。
1. 主体建筑结构体育馆的主体建筑结构是整个建筑的基础和支撑,对于体育馆的空间组合形式至关重要。
常见的主体建筑结构包括圆形、椭圆形和方形。
这些形式各有特点,例如圆形结构可以使空间更加集中,椭圆形结构则可以增加建筑的动感和流畅性,方形结构则更注重空间的利用和多功能性。
在设计体育馆的空间组合形式时,需要考虑到主体建筑结构的形式对于观众席、比赛场地和其他功能区域的影响。
2. 观众席与比赛场地观众席和比赛场地是体育馆空间组合形式中的重要组成部分。
观众席的设计需要考虑到观众的观赛体验和舒适度,通常会采用坡度较大的设计,以确保观众席的视野和坐姿舒适度。
比赛场地的设计需要兼顾不同体育项目的要求,同时考虑到灯光、音响和视觉效果等方面的需求。
观众席和比赛场地的空间组合形式需要与主体建筑结构相互配合,形成一个完整的空间布局。
3. 辅助功能区域除了观众席和比赛场地,体育馆还需要包括一些辅助功能区域,如休息区、运动员更衣室、训练场地等。
这些辅助功能区域的空间组合形式需要考虑到功能的实用性和便利性,通常会布局在主体建筑结构的周边或地下空间。
在设计这些区域的空间组合形式时,需要充分考虑到运动员和工作人员的日常生活和训练需求,同时保证与观众席和比赛场地的连贯性和便利性。
个人观点和理解:体育馆建筑的空间组合形式在体育赛事和文化活动中扮演着至关重要的角色。
通过合理的空间组合形式设计,体育馆不仅可以提供观赏体育比赛的舒适环境,也可以为运动员和工作人员提供良好的训练和工作条件。
在设计体育馆的空间组合形式时,需要充分考虑到建筑结构、观众席和比赛场地的连贯性和便利性,充分体现体育馆建筑的多功能性和实用性。
总结和回顾:体育馆建筑常采用的空间组合形式是体育馆建筑设计中至关重要的一部分,它直接影响着体育赛事和文化活动的举办和观赏。
体育馆结构

2、空间网格结构
• 由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称 之为空间网格结构。 • 按外形分为平板网架结构和网壳结构。 • 平板网架结构一般为双层的,有时也为三层的。可分为交叉桁架体系 和角锥体系。 交叉桁架体系是由两向或三向相互交叉的平面桁架所组成; 角锥体系是分别由三角锥、死角锥、六角锥等组成。 网壳结构即为网状的壳体结构,是以杆件为基础,按一定规律组成网 络,按壳体坐标进行的空间构架。 网壳结构分为单曲面(筒网壳)和双曲面(球网壳和扭网壳)
上海交大体育馆(张拉膜结构)
• 该工程为张拉膜结构,整个 体育馆全长94m,宽77.4 m 。总承重 • 结构为钢筋 • 膜织物而构成,整个顶棚投 影面积为5720.2 m2,表面 积为8910m2。
上海交大体育馆
水立方(充气膜结构)
• 水立方的双层ETFE 膜结构由3 097个气枕组成, 覆盖面积达10. 5万平 方米, 展开面积达26万平方米, 是世界上规模最大的ETFE 膜结构工程; 同时水立方是世界上首次采用不规则多面体空间钢架结构, 该结构填 补了世界空白, 令世人惊叹。
二、柔性结构
1、悬索结构
悬索结构是以一系列受拉钢索为主要承重构件,按一定规律 布置,并悬挂在边缘构件或支撑结构上面形成的一种空间 结构。 2、膜结构和索-膜结构; 当膜结跨度较大时,需用索加强,可称为索-膜结构; 悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外 荷载的作用,总称为张力结构。
北京工人体育馆
日本代代木体育馆(鞍形索网)
日本代代木体育馆
第一场馆 其类似于悬索桥的系统, 两边各有一个半圆形的 混凝土的刚环,刚环于 地面形成一个倾角,丹 下并没有把主揽铆钉在 中轴线上,而是在各个 端部伸出了一个尖角的 铆钉,这样才形成了最 终两个错开半圆的样子。
体育馆结构选型介绍

14
03
设计特点 features of design
功能分析/function analysis
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03
设计特点 features of design
因为该体育馆并不经常被足球俱乐部 所使用,所以在为球员、媒体和观众 设计的功能区域和设施之外,还设有 办公室、会议厅、展览厅、餐厅和健 身俱乐部,其中提供了4 000m2的商 业中心区,设置了9 800m2的办公区 和2 500m2的健身俱乐部,这些区域 可实现灵活租赁,以确保在不时的演 唱会和体育赛事之间, 还可举行定期的商业活动。办公区域 由8个独立的楼梯井和电梯连接,总体 约有400m2的区域可独立租赁出去
结构剖析 analyses of construction
结构力学分析
结构单元
34
04
结构剖析 analyses of construction
结构力学分析
刚性材料
35
04
结构剖析 analyses of construction
结构力学分析
柔性材料
36
04
结构剖析 analyses of construction
结构剖析 analyses of construction
关键节点分析
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05
结构剖析 analyses of construction
关键节点分析
67
05
结构剖析 analyses of construction
LED安装节点 联接板 钢拉锁
管状钢柱 管状钢柱
电线导管
关键节点分析
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05
结构剖析 analyses of construction
位于屋盖结构下的荷载较大, 主体钢砼看台结构 足球场下的地下层的
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缺点:
汇交于节点上的杆件数量较多,制作安装较平面结构复杂。 适用范围 : • • 适用于体育场馆、展览厅、机场车站的侯机(车)大厅、剧院等公共建筑,以及 工业厂房、机库等工业建筑。也可以作为体育场看台的悬挑结构。 适用于周边支承、两边支承、三边支承、四点支承、多点柱支承等多种支承 方式。 适用于地震烈度小于或等于9度的抗震设防地区。
缺点: • 悬索结构的分析设计理论与常规结构相比,比较复杂,限制了它的广泛应用。 适用范围 : • 除广泛应用于大跨度桥梁工程外,还应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服 务设施等大跨度建筑中。
悬索结构类型:
双曲面交叉索网结构
5、其他形式
组合网架结构、预应力网格结构、管桁架结构、张弦梁结构、点连接玻璃幕 墙支承结构、索穹顶结构、门式刚架等几种常用空间结构。
网壳结构类型:
单层网壳体系
双层网壳体系
3、膜结构
薄膜结构也称为织物 结构,是20世纪中叶发 展起来的一种新型大跨 度空间结构形式。它以 性能优良的柔软织物为 材料(PVC或Teflon) ,由 膜内空气压力支承膜面, 或利用柔性钢索或刚性 支承结构(钢架、钢柱) 使膜产生一定的预张力, 从而形成具有一定刚度、 能够覆盖大空间的结构 体系。
建筑工程中的壳体结 构多属薄壳结构。
网壳结构特点 优点: •兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性,杆件比较单一,受力比较合理;结构的刚度 大、跨越能力大; •可以用小型构件组装成大型空间,小型构件和连接节点可以在工厂预制; •安装简便,不需大型机具设备,综合经济指标较好; •造型丰富多彩,不论是建筑平面还是空间曲面外形,都可根据创作要求任意选取。 缺点:
由多根杆件按照某种规律 的几何图形通过节点连接 起来的空间结构称之为网 格结构,其中双层或多层 平板形网格结构称为网架 结构或网架。它通常是采 用钢管或型钢材料制作而 成。
网架结构特点 优点: 空间工作、传力途径简捷;重量轻、刚度大、抗震性能好;施工安装简便;网架 杆件和节点便于定型化、商品化、可在工厂中成批生产,有利于提高生产效率; 网架的平面布置灵活,屋盖平整,有利于吊顶、安装管道和设备;网架的建筑造 型轻巧、美观、大方,便于建筑处理和装饰。
缺点:
• •
适用范围 : • 应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。
膜结构类型:
骨架式膜结构
Байду номын сангаас
充气式式膜结构
膜结构类型:
张拉式膜结构
充气式膜结构
3、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件,并将索按照一定规律布置所构成的一 类结构体系,悬索屋盖结构通常由悬索系统,屋面系统和支撑系统三部分构成。用 于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝组成的平行钢丝束,钢绞线或钢缆绳等,也 可采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
体育馆建筑方案设计
大跨度建筑屋盖结构选型
大跨度屋盖
•大跨度建筑一般指按使用功能要求,需要大空间的建筑物。如:体育建筑,文化、 观演类建筑,展览建筑,交通建筑等。 •一般认为,大跨度房屋结构是指24m以上的跨度,能做到24m以上跨度的结构有网架、 桁架、刚架、拱、悬索和薄壳空间结构等。
1、网架结构
膜结构特点
优点: • • 自重轻、跨度大;施工方便,工期短;结构自重轻,具有良好的经济性和较高的 安全性;防火和抗震性能好;透光性和自结性好。 建筑造型自由丰富,它打破了纯直线建筑风格的模式,以其独有的优美曲面造型 ,简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合,呈现给人以耳目一新的感觉,同时 给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。 耐久性较差(设计寿命15-25年)。 由于薄膜张力的连续性,局部的破坏就会造成整个薄膜结构的垮掉,因此对气候 反应敏感,出现极端雨风天气时容易出现“袋状”现象,而导致膜材撕裂。
•
网架结构类型:
空间桁架体系 四角锥网架体系 三角锥网架体系 曲面网架体系(网壳)
从受力角度考虑,三向桁架,正放四角锥网架和三角锥网架这三种结构形式受 力性能好,空间刚度大。但根据建筑的需要,亦可选用其它结构形式。
2、网壳结构
曲面形网格结构称为 网壳结构,有单层网 壳和双层网壳之分。 网壳的用材主要有钢 网壳、木网壳、钢筋 混凝土网壳等。
悬索结构特点
优点: • • • 悬索结构的受力特点是仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用,结构中不出现 弯距和剪力效应,可充分利用钢材的强度,较经济地跨越很大的跨度。 悬索结构形式多样,布置灵活,并能适应多种建筑平面;由于钢索的自重很小, 屋盖结构较轻,安装不需要大型起重设备,施工方便。 悬索结构便于创造优美的建筑造型,适应多种平面形状和外形轮廓,能较好地满 足建筑表达和功能的要求。
•杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的改变,对网壳结构的内力、整体稳定和施工 影响较大;为减少初始缺陷,对于杆件和节点的加工精度要求比较高。
•焊接球网壳结构采用现场空间定位安装,安装过程中测量工作量大,对于焊接工人 的技术要求较高 适用范围 : •应用范围广,既可以用于中、小跨度的民用和工业建筑,也可用于大跨度的各种建 筑,特别是超大跨度的建筑。在建筑平面上可以适应多种形状,如圆形、矩形、多边 形、扇形以及各种不规则的平面。在建筑外形上可以形成多种曲面。