梦幻钢结构 ∣ 安顺体育中心一场两馆项目- 大数跨境

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梦幻钢结构 ∣ 安顺体育中心一场两馆项目

中国建筑标准设计研究院

2015-12-25

导读：安顺体育中心项目三个单体，分别为体育场，游泳馆和体育馆，各个建筑单体外立面均结合黄果树瀑布元素作为创作灵感，既有瀑布飞流而下的激烈壮观，亦有水波起伏荡漾的灵动优雅

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项目介绍

　　安顺体育中心项目位于贵州省安顺市，项目用地通过西侧疏散大平台与黄果树大街相连，直达黄果树景区，是景区必经之路上的一个醒目的标志。整个项目三个单体，分别为体育场，游泳馆和体育馆，各个建筑单体外立面均结合黄果树瀑布元素作为创作灵感，既有瀑布飞流而下的激烈壮观，亦有水波起伏荡漾的灵动优雅，建成后成为景区乃至贵州地区的一个地标性建筑。

　　体育场位于用地中部，建筑面积32629.63平方米，上部为大跨度钢结构屋盖，轮廓为椭圆，长轴240m，短轴200m，为了结合黄果树瀑布水的动态，屋盖的造型为空间褶皱面，体育场屋盖三维模型非常复杂，为空间不规则曲面，建模以及施工图表达困难都比较大。经过提炼，基本的结构形式为平面管桁架形式，桁架呈倒L型，下端钢柱插入下部钢筋混凝土结构平台，在倒L形的肩部转折处设置支座，低看台处设于钢柱顶部，高看台处设商品支座于看台混凝土柱顶，桁架悬挑的长度12m~39m不等，肩部转折区厚度1.5m~5m不等。

设计理念

　　最终我们采取了由80榀高低不等的钢结构主桁架和次结构以及9道环向桁架共同形成主体结构，再结合次结构找型和幕墙找型，形成最终的建筑效果的结构设计方案。桁架均采用圆钢管相贯焊接节点，钢材等级均为Q345。

　　结构几何复杂，不管是建模和施工图的表达均有难度，我们采用Rhino三维软件进行空间建模，保证精度，并采用程序二次开发实现交互式建模和数据输出。确保数据处理的精度、效率和施工图纸的清晰表达。

　　钢结构桁架立面上下弦杆的轴线分别位于建筑外观造型面上，立面和顶面之间的部位通过半径3m-4.5m的圆弧相连接。过渡区域悬挑桁架根部杆件轴力大，相贯节点附加弯矩很大，节点设计复杂。我们采用节点有限元分析，并作关键节点区的加强构造。体育场的主体结构施工目前接近尾声。

整体模型

桁架立面示意

实景图

　　游泳馆和体育馆位于体育场的东侧，设计理念更突出水的妩媚荡漾。上部屋盖适均为椭圆形扁双层网壳结构，椭圆形屋盖的长轴约114m（游泳馆）和127m（体育馆），短轴约77m（游泳馆）和83m（体育馆），矢高6.9m（游泳馆）和5.8m（体育馆），短轴矢跨比为1/11.2（游泳馆）和1/14.3（体育馆），长轴矢跨比1/16.5（游泳馆）和1/21.9（体育馆）。

　　配合建筑功能上采光的要求，中部区域采用交叉桁架体系。外围区域以四角锥网格为主，并采用少量的三角锥网格过渡至中部。结构布置形式分解如下图：

　　屋盖的下部支承结构为钢筋混凝土框架结构，梁柱的混凝土等级均为C40，网壳最外圈上弦节点支撑在外围混凝土柱顶的环梁上，支座统一采用商品支座。不同的支座约束对混凝土支座环梁拉力的影响很大，混凝土材料抗拉能力弱抗压能力强的特点，对支座水平方向的约束条件进行了多方案研究，比较得出采用环向约束、径向释放的方式为最经济合理。

　　结构计算中针对竖向振型质量参与系数不足90%的问题，我们分别比较了特征向量法和Ritz向量法方法求解振型对于参与质量的贡献，最后确定进行竖向地震作用计算时，采用重力荷载相关的Ritz向量法进行振型组合。这样得到的计算结果更加精准。

　　两个网架杆件截面形式均为圆钢管，采用焊接空心球的节点形式，钢材等级均为Q345。两馆的主体结构施工现已接近尾声。