某體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

某體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

1訓(xùn)練館景觀空間形式網(wǎng)球場(chǎng)的平面輪廓為封閉橢圓形，短向?yàn)?05m，長(zhǎng)向約220m。從建筑方案構(gòu)型和結(jié)構(gòu)方向考慮，本結(jié)構(gòu)擬采用場(chǎng)內(nèi)巨型桁架結(jié)構(gòu)方案，巨型桁架采用三角形立體桁架，桁架高度8m，巨型桁架長(zhǎng)跨跨度146m，短跨跨度88m。四個(gè)角部位置（場(chǎng)地入口位置）采用菱形立體桁架落地。體育館屋面輪廓為橢圓形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)軸直徑為145m，短軸直徑為110m，屋面面積約12500m訓(xùn)練館屋面輪廓為橢圓形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)軸半徑為81.3m，短軸半徑為66.5m。屋蓋矢高4.5m，矢跨比約為1/16。支撐屋蓋柱子一共16根，柱距約為12m；游泳館屋面輪廓為橢圓形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)軸半徑為101m，短軸半徑為71m。2選擇和設(shè)計(jì)2.1型鋼桁架方案屋蓋結(jié)構(gòu)采用交叉簡(jiǎn)支箱型梁結(jié)構(gòu)，一端支撐與巨型桁架，另一端支撐與看臺(tái)頂部V柱或者尾部V柱至上，簡(jiǎn)支梁最大跨度31.6m左右。屋蓋結(jié)構(gòu)最大懸挑距離為40.8m（包括巨型桁架范圍），支撐屋蓋柱距約為12m。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)機(jī)理，巨型拱桁架為斜臥式桁架，為平衡該桁架的水平分量和豎直分量，支撐斜柱和看臺(tái)梁結(jié)構(gòu)形成一個(gè)巨型三角撐提供水平抗側(cè)力，以抵消巨型桁架的水平分量。巨型桁架的豎直力通過混凝土屋面自重平衡。該受力體系避免屋蓋結(jié)構(gòu)成為受力不利的懸挑結(jié)構(gòu)，成為安全性較高的簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的可靠度以及降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度。在建筑效果上可提高觀眾區(qū)的凈高，同時(shí)巨型桁架內(nèi)部可集中布置馬道功能和相關(guān)設(shè)備管線，馬道上梯位置可在巨型桁架柱內(nèi)解決。計(jì)算結(jié)果表明該方案變形、振型和用鋼量都適中，結(jié)構(gòu)方案可行。（見圖1～圖4)2.2方案3:v形撐桿+位柱體系屋蓋矢高8m，矢跨比約為1/13。支撐屋蓋柱子一共24根，以等角度（15°）進(jìn)行劃分，柱距約為16.8m。主選方案：張弦穹頂方案，屋蓋采用環(huán)肋型徑向網(wǎng)格，采用24道徑向索，內(nèi)圈一道環(huán)向索，索撐采用V形撐桿，增強(qiáng)穩(wěn)定性。索撐高度12m，矢跨比為1/10。本方案適合桁架馬道和相關(guān)設(shè)備管線集中布置，同時(shí)，內(nèi)環(huán)可根據(jù)建筑功能布置相關(guān)表演吊點(diǎn)及其它功能需求布置，功能需求集中，適合在有演出功能的體育館。最后實(shí)施時(shí)可結(jié)合斗屏布置優(yōu)化內(nèi)圈結(jié)構(gòu)形式。備選方案：采用葵花形網(wǎng)格弦支穹頂體系。一共采用三圈徑向索和環(huán)向索，索成環(huán)肋型布置；從外圈到內(nèi)圈索撐高度分別為7.5m、6m和4.5m，屋蓋殼體為葵花型單層網(wǎng)格。本方案馬道布置相對(duì)受限，一般布置在相關(guān)環(huán)索附近，且其寬度不能太大，所受荷載不能過重，適合在無表演功能場(chǎng)館。計(jì)算結(jié)果表明兩種方案變形、振型和用鋼量都適中且相近，結(jié)構(gòu)方案可行。（見圖5～圖10)2.3屋蓋柱距216屋頂最高標(biāo)高18m，檐口標(biāo)高13.5m，與斜坡屋面架空層交接標(biāo)高約為7.2m～10m。屋蓋矢高4.5m，矢跨比約為1/16。支撐屋蓋柱子一共16根，柱距約為12m；訓(xùn)練館和游泳館屋蓋采用張弦梁結(jié)構(gòu)體系，游泳館中間撐桿高度6m，弦支穹頂高跨比為1/11。其余榀桁架撐桿高度根據(jù)標(biāo)高漸變，平面外另加一道穩(wěn)定索。（見圖11～圖12)2.4易發(fā)生偏差測(cè)定大跨度屋蓋空間關(guān)系復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)定位容易出現(xiàn)偏差。支撐鋼屋蓋的支座可采用糾偏支座為了降低現(xiàn)場(chǎng)安裝誤差，及其它相關(guān)索結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)如圖13所示。3施工現(xiàn)場(chǎng)及場(chǎng)地吊裝對(duì)于大型體育場(chǎng)館鋼結(jié)構(gòu)而言，鋼結(jié)構(gòu)施工方案、吊裝路線和胎架布置對(duì)于主體結(jié)構(gòu)、地下室設(shè)計(jì)荷載有巨大影響。由于施工單位進(jìn)場(chǎng)往往都在設(shè)計(jì)階段完成之后，其屆時(shí)提交的施工方案和施工荷載偏滯后、很多預(yù)留結(jié)構(gòu)需要通過結(jié)構(gòu)改造才能實(shí)現(xiàn)，往往會(huì)使整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)處于極大的被動(dòng)狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，有意識(shí)地設(shè)定吊裝路線，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行必要預(yù)留，能夠避免后期吊裝時(shí)因?yàn)轭A(yù)留荷載不足進(jìn)行大規(guī)模改造，不僅浪費(fèi)大量資金，也極大延誤工期。本項(xiàng)目地塊周邊設(shè)置工地圍墻，包括場(chǎng)地東南側(cè)道路。于地上樓板邊線外側(cè)設(shè)置臨時(shí)施工環(huán)路。根據(jù)場(chǎng)地情況布置施工道路、吊車行走路線、鋼構(gòu)拼裝與堆放場(chǎng)地，其中綜合體育場(chǎng)采用履帶吊于場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)吊裝，土建看臺(tái)預(yù)留吊車進(jìn)退場(chǎng)道路空間，履帶吊于場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行組裝及解體，鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架設(shè)置于主桁架下方。綜合體育館、訓(xùn)練館、游泳館采用履帶吊于場(chǎng)外進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)吊裝，鋼結(jié)構(gòu)支撐胎架設(shè)置于主梁節(jié)點(diǎn)下方。由于本項(xiàng)目體育館和游泳館范圍存在大量地下室，吊車允許路線和現(xiàn)場(chǎng)大堆料場(chǎng)地因盡量避開地下室范圍，僅限散拼場(chǎng)地在該范圍內(nèi)，并預(yù)留好荷載。同時(shí)由于鋼構(gòu)吊裝需要，大斜坡屋面建議通過分階段施工，與鋼構(gòu)施工進(jìn)度有序結(jié)合。(見圖14～圖17)4屋面找形優(yōu)化技術(shù)通過對(duì)工程中屋蓋異形大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，形成創(chuàng)新優(yōu)化實(shí)施方案：⑴巨型桁架落柱位置內(nèi)移，適當(dāng)縮小兩向跨度差距，保證均勻受力，提高經(jīng)濟(jì)性；屋面找形盡量形成標(biāo)準(zhǔn)馬鞍形，提高巨型桁架內(nèi)部受力大回環(huán)效率；結(jié)合結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化柱網(wǎng)布置。⑵屋面找形可盡量降低屋面拱度，