水立方結(jié)構(gòu)簡介

1、2008 年年 北北 京京 奧奧 運運 會會 游游 泳泳 中中 心心 “ 水水 立立 方方 ”水立方 內(nèi)容一：簡 介 內(nèi)容二：膜結(jié)構(gòu) 內(nèi)容三：鋼結(jié)構(gòu) 一、簡介建設用地:62950平方米總建筑面積:65000-80000平方米地下部分的建筑面積:不少于15000平方米長寬高: 177m177m30m“水的立方”（H2O3）方案：中國建筑工程總公司澳大利亞PTW建筑師事務所ARUP 澳大利亞有限公司聯(lián)合設計建筑欣賞二、鋼結(jié)構(gòu)泡沫原理 120年前，物理學家凱爾文爵士問道：“如果將三維空間細分為若干個小部分，要保證每個部分體積相等，相互接觸面積最小，這些細小的部分應該是什么形狀？”這個問題至今沒有終結(jié)

2、答案。1993年，愛爾蘭物理學家威爾萊和弗蘭提出的14面體與12面體的結(jié)構(gòu)組合是到目前為止最理想的方案?；緲?gòu)成 基于三維空間最有效的分割，結(jié)構(gòu)模型在自然界中普遍存在，例如細胞組織單元的基本排列形式、水晶的礦物結(jié)構(gòu)，以及肥皂沫的天然構(gòu)造。規(guī)律盡管此呈現(xiàn)出復雜性及有機的形式，但實際上它具有很高的重復性。鋼結(jié)構(gòu)工程概況平面尺寸：177.338m177.338m建筑墻體底標高：1.059m屋頂標高：30.587m屋面及支撐墻結(jié)構(gòu)由新型多面體空間鋼架構(gòu)成水滴的骨架。鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量共約6300噸，鋼材選用Q345C、Q420C。結(jié)構(gòu)節(jié)點形式分為球型、半球型、方鋼管相貫三種，桿件分為圓鋼管、方鋼管兩種形式

3、。所有構(gòu)件壁厚由6mm到40mm。節(jié)點9290個，桿件數(shù)量將近20670根。地下和基礎(chǔ)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地上：鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)自身避雷8級抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化屋頂和墻面的氣枕形狀具有重復性而又能保持一個隨機無序的總體感覺鋼結(jié)構(gòu)腹桿（位于結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面之間的桿件）具有高度重復性鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部節(jié)點具有高度重復性。弦桿構(gòu)件(構(gòu)成“氣枕”的邊線)長度和幾何具有重復性避免節(jié)點位于弦桿內(nèi)結(jié)構(gòu)體系確定下部采用鋼筋混凝土筒體剪力墻框架扁梁大板體系上部采用延性鋼框架空間結(jié)構(gòu)（屋面、墻）上部鋼框架墻體結(jié)構(gòu)剛性支承于0.000及6.400鋼筋混凝土平臺結(jié)構(gòu)分析軟件下部混凝土結(jié)構(gòu)采用ETABS、SATWE、TAT、SAFE計算分析上部鋼結(jié)

4、構(gòu)采用MST、STRAND7、SAP2000進行截面優(yōu)化設計整體結(jié)構(gòu)采用SAP2000、STAND7進行整體分析和抗震設計 STRAND7 靜力計算結(jié)果自重下的位移焊接空心球節(jié)點典型節(jié)點 墻體局部施工順序1234三、膜結(jié)構(gòu) 膜結(jié)構(gòu)建筑是21世紀最具代表性的一種全新的建筑形式，至今已成為大跨度空間建筑的主要形式之一。它集建筑學、結(jié)構(gòu)力學、精細化工、材料科學與計算機技術(shù)等為一體。在2008年的奧運會建筑設計上，膜結(jié)構(gòu)應用就得到完美的體現(xiàn)。水立方 “水立方”整體建筑由3000多個氣枕組成，氣枕大小不一、形狀各異，覆蓋面積達到10萬平方米。除了地面之外，外表都采用了膜結(jié)構(gòu)。安裝成功的氣枕將通過事先安裝

5、在鋼架上的充氣管線充氣變成“氣泡”，整個充氣過程由電腦智能監(jiān)控。 如果ETFE膜有一個破洞，不必更換，只需打上一塊補丁，它便會自行愈合，過一段時間就會恢復原貌。 特殊材料 ETFE “水立方”的膜結(jié)構(gòu)使用的是一種名為ETFE的特殊材料,最早使用于航空工業(yè)中。 ETFE薄膜的使用在國內(nèi)尚屬首次,但過去20年內(nèi),由于這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳、自清潔能力強,歐洲有600至800個建筑都用了這種材料,包括德國的安聯(lián)體育場和英國“伊甸園”植物園。 膜結(jié)構(gòu)維護 “水立方”周圍設置了護城河,內(nèi)層膜結(jié)構(gòu)也與公眾活動區(qū)域有一定距離,這樣的設計保證了公眾不可能近距離的接觸到這些“水泡泡”,這就大大降低了它受傷

6、害的可能。 ETFE為半透明的材質(zhì),“根據(jù)生物學原理,鳥兒們是不大愿意停留在半透明物上的?！表敳吭O有雨洪收集系統(tǒng)排水天溝,這個地方也成為鳥兒們在水立方唯一的落腳點,為了保證落在上面的鳥兒們遠離“泡泡”,設計者們又在天溝接近膜結(jié)構(gòu)的部位設置了金屬線供鳥兒們落腳,確保他們不會步入“禁區(qū)”。 膜結(jié)構(gòu)維護 水立方內(nèi)外層膜結(jié)構(gòu)之間有一個充氣的空間,被稱為氣枕,倘若膜結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)破損會有怎樣的后果?由于氣枕中的壓強僅為250帕,只比外部自然狀態(tài)下的壓強高出一點,因此,局部的破損后,里面的空氣只會慢慢的釋放,不會“嘭”地爆開,不會對人構(gòu)成威脅。而局部破損的膜結(jié)構(gòu)只要使用ETFE材料制成的膠水修復即可。 膜結(jié)

7、構(gòu)效果 同時由于自身的絕水性，它可以利用自然雨水完成自身清潔，是一種新興的環(huán)保材料。猶如一個個“水泡泡”的ETFE膜具有較好抗壓性，甚至可以承受一輛汽車的重量。氣枕根據(jù)擺放位置的不同，外層膜上分布著密度不均的鍍點，這鍍點將有效的屏蔽直射入館內(nèi)的日光，起到遮光、降溫的作用。 膜結(jié)構(gòu)效果 水立方”占地7.8公頃，卻沒有使用一根鋼筋，一塊混凝土。其墻身和頂棚都是用細鋼管連接而成的，有1.2萬個節(jié)點。只有2.4毫米厚的膜結(jié)構(gòu)氣枕像皮膚一樣包住了整個建筑，氣枕最大的一個約9平方米，最小的一個不足1平方米。跟玻璃相比，它可以透進更多的陽光和空氣，從而讓泳池保持恒溫，能節(jié)電30%。 膜結(jié)構(gòu)自身就具有排水和排污的功能以及去濕和防霧功能，尤其是防結(jié)露功能,對游泳運動尤其重要。 水立方的一些遺憾 采用全新材料