【又见土豪结构设计】东莞篮球中心结构设计特点

本帖最后由 hebianshixie 于 2014-4-3 15:16 编辑


网络评价：超酷、超炫、多功能（可溜冰、开演唱会）的篮球中心

工程地点：东莞市新篮球中心
开工时间：2009年9月28日
使用时间：2014年3月
工程概况：占地约26.7万平方米，建筑面积约6万平方米，投资概算6.38亿元，可容纳1.6万名观众和提供1747个车位。

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钢结构部分介绍
主体育馆外形为倒锥台几何体，顶面为马鞍面，投影为直径约160m的圆形；
倒锥台侧面为带有三角形网眼的三向网格曲面幕墙。其轻盈的鞍形金属屋盖及晶莹通透的倒圆台的体型和宏伟的体量显示了它作为地标建筑的独特性。

屋盖平面图

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屋盖钢结构
屋盖结构平面直径为158.55m，外环呈马鞍形。
外环中心高度为16.469~26.789m，内环最大高度27.22m。
外环支承采用28根落地V形柱，柱截面为直径610mm的钢管，主要用来承担幕墙结构和一小部分屋盖结构的竖向荷载。
V形柱与外环共同构成刚性三角形结构，可以提供水平方向的刚度。
为有效减小主桁架的跨度和其截面尺寸，从而减轻结构自重，在屋盖结构直径119.76～128.22m近似椭圆上，还布置有28根摇摆柱，落在混凝土顶层梁上。

屋盖结构形式为一种新型结构体系，可以看成是桁架、梁和内环结构的组合形式。
屋盖由3部分组成：
1. 内外两排柱之间的径向单跨梁（跨度15.165～19.39m）
2. 跨度为44.88～49.11m的平面桁架、
3. 直径30m（高度10m）的内环及其支撑。
屋盖的实际跨度为平面桁架和内环跨度之和，即119.76～128.22m。为保持屋盖结构的整体稳定性，径向构件（结构）之间用刚性檩条连接，檩条间设水平交叉支撑。为保持内环结构的水平刚度，在内环下弦平面设置交叉拉索，内环上方位置设有轮辐式独立内环屋盖结构。径向桁架采用单向斜拉杆的三角桁架，截面最高10m。


屋盖外环最低点处剖面图

屋盖外环最高点处剖面图

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结构材料部分
主要梁柱采用强度等级为Q345-B和Q345-C，Q390-B 的钢材；
销轴用钢采用34CrNiMo6V；
所有螺栓采用8.8 或 10.9级高强螺栓；
钢拉杆采用强度等级为Q460的钢材。

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构件截面
上弦构件截面为腹板上伸的箱形截面500（H）×600（B）×10~50，便于屋面天沟的安装；
下弦构件截面为箱形截面300（H）×500（B）×12~30；
竖腹杆截面为Ø273×7.1；斜腹杆为单向布置的Ø65的钢棒；
外环梁钢管截面为Ø1016×30；外围V形支撑柱截面为Ø610×25；
幕墙环梁截面为Ø711×45。

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结构用钢量
纯屋盖的重量为2748t，折合137.4kg/m2； 外围V形柱子及支座节点用钢量770.6t，折合38.53 kg/m2； 二者相加后得到整个屋盖的用钢量为173.2kg/m2。 此用钢量已包含屋面檩条的用钢量。
在整个屋盖钢结构节点中，绝大部分采用了钢板焊接节点，只在内环下弦节点处采用了15t的锻钢节点，没有采用造价较高的铸钢节点，因此也节约了钢结构整体造价。和类似跨度的钢结构项目相比，用钢量中偏下、制作和安装难度小、造价偏低。

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环状三向网格曲面索网幕墙体系
体育馆倒锥台侧面均为环状三向网格曲面单层索网幕墙，幕墙下端固定在直径128m的地面环形混凝土梁上，上端连接在直径155.2m屋盖外环梁上，幕墙高度为16.75~26.65m，幕墙面积约1万m2。
从目前掌握的资料看，该幕墙为世界上周长和单体面积最大的三向网格曲面索网幕墙。
索网幕墙结构由横向和斜向不锈钢钢索组成，斜向钢索采用双束钢绞线，钢绞线直径16mm。
采用双束钢绞线的好处在于钢索夹具中间设有螺栓，夹具可以旋转以防止钢索绞缠在一起。横向钢索采用单束钢绞线，钢绞线直径30mm。
三向索网在节点处处理如下：通过特殊设计的夹具，保证在节点处斜向索不与节点发生相对位移，而允许横向索与节点发生相对位移，位移方向沿横向索轴力方向。在施工过程中，按照事先设计好的预应力值张拉横向索，横索张紧后自然张紧斜向索，形成整片索网的预应力结构体系。



索网幕墙结构单元示意

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结构计算分析
本工程包含钢筋混凝土看台框架结构体系、大跨度屋盖钢结构体系以及环向曲面索网幕墙结构体系，各部分本身就是一个复杂的空间结构体系，组合起来更是一个复杂的结构体系综合体。因此，首先必须分析清楚各个子体系的工作特性，同时，还必须详细了解各个子体系之间的相互作用，如大跨度屋盖钢结构的变形、整体稳定及抗震性能均对索网结构有影响，索网的预应力、荷载及变形对屋盖钢结构也会有影响，以及二者结合为一个整体后的工作特性等。为此，分别建立了屋盖钢结构计算模型、索网幕墙的简化计算模型以及包含索网幕墙和屋盖钢结构的完整模型进行计算分析。根据计算模型的不同，分析时选用了不同的计算程序。

纯钢结构模型轴测图

索网幕墙完整模型轴测图

斜向钢索预应力/kN

屋盖钢结构的竖向位移/mm

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