索承网格结构体育中心结构设计.pdf

1、China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI1项目概况2大开口车辐式索承网格结构3索承网格结构在复杂边界条件下应用4设计施工一体化技术5交叉张弦梁结构设计6实景照片汇报目录China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI1 项目概况 郑州市奥林匹克体育中心位于郑州

2、市郑西新区的核心区域，体育中心包含体育场、体育馆、游泳馆及配套商业四个部分,总建筑面积约54万m2。项目于2017年完成设计，2019年建成使用。自主完成设计。举办了第十一届全国少数民族运动会.China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI体育场游泳馆体育馆商业 体育场 6万座，大型甲级体育场；体育馆 1.6万座，特大型甲级馆。游泳馆 3000座，大型甲级游泳馆；1 项目概况China Southwest Architectur

3、al Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI1 项目概况体育场体育馆游泳馆商业东西向最长处约550m;南北向最宽处约404m;在7.000m标高设置三道结构缝，将上部结构分开成四个独立的结构单元，同时减小温度荷载。体育场结构单元的平面尺寸为330m362m。China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI。洞口(82

4、m)支撑巨型桁架剪力墙筒体育场南立面图空中连廊三角形巨型桁架支承屋盖钢筋砼（钢）筒体育场南北向剖面图屋盖钢网架车幅式索承网格结构酒店（8层）活动看台区域体育场东西向剖面图主体砼结构最高点32.5m屋顶钢结构最高点51.2m主体结构最高点43.9m1 体育场项目概况东看台China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI1 体育场项目概况China Southwest Architectural Design&Research Ins

5、titute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI体育场混凝土主体结构:框架-剪力墙结构（设置屈曲约束支撑）体育场平面尺寸(m)330m362m建筑高度(m)54.390m框架-剪力墙主要柱网(m)柱网尺寸不规则，有10.59m、23.311.4m等柱截面(mm)最大直径20001500梁截面(mm)450900，4501100墙截面(mm)500mm、600m、1500mm钢柱柱网(m)环向间距18m截面(mm)70040，65030支撑巨型桁架核心筒支撑巨型桁架核心筒支撑巨型桁架核心支撑巨型桁架核心筒筒钢筋砼钢筋砼核心筒核心

6、筒362362m m330m330m体育场二层平面图H=7.000m体育场四层平面图H=16.600m体育场五层平面图H=21.100m体育场七层平面图H=32.500m酒店酒店230230m m酒店酒店1 体育场项目概况China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI291.5m311.6m30.8m54.1m82m南东北西237m257.9m32m20m车辐式索承单层网格结构网架结构三角形巨型桁架结构体育场屋盖钢结构：南北约2

7、91.5m东西约311.6m索承单层网格结构：南北约257.9m，东西约237.0m南北悬挑30.8m，东西悬挑54.1m三角形巨型桁架：跨度约为82m网架结构：最大跨度32m立面桁架：最大高度39m体育场屋盖钢结构:罩棚车辐式索承网格结构+网架结构+巨型桁架结构+立面桁架1 体育场项目概况China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI张弦结构2 大开口车辐式索承网格结构1)大开口车辐式索承网格结构体系China Southwe

8、st Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI张弦结构2 大开口车辐式索承网格结构1)大开口车辐式索承网格结构体系压力拉力拉力压力China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI2 大开口车辐式索承网格结构张弦结构1)大开口车辐式索承网格结构体系China Southwest Archite

9、ctural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI2 大开口车辐式索承网格结构1)大开口车辐式索承网格结构体系压力拉力拉力压力China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI内环悬挑网格：结合建筑内环采光带，形成环箍作用，进一步加强内环桁架刚度。内环桁架：弥补中部大开口对结构的削弱，提高结构竖向刚度，加强整体性。上

10、弦网格：形成宽度很大的压力环，有效抵抗径向索产生的水平力。下弦索杆：与上部单层网格构成自平衡体系，通过张拉索，在撑杆中产生向上的支撑力，对上部网格形成弹性支撑，网格构件截面小。撑杆径向索环向索上弦单层网格下弦索杆体系内环桁架车辐式索承网格结构内环悬挑网格焊接球钢网架：形成压力环，增强结构性能立面平面钢桁架1)大开口车辐式索承网格结构体系，是新型大跨高效自平衡空间结构。可大幅减小对主体结构的作用，充分发挥高强材料特性，实现经济、高效率的跨越，且节材、美观。2 大开口车辐式索承网格结构China Southwest Architectural Design&Research Institute C

11、orp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI2)通过型体解构方法，研究各组成部分对结构刚度和承载力的贡献，揭示结构内在受力机制。双非线性2 大开口车辐式索承网格结构China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI参数名称参数名称参数示意参数示意参数名称参数名称参数示意参数示意1 1、撑杆高度、撑杆高度6 6、上部网格、上部网格肋梁曲率肋梁曲率2 2、刚性网、刚性网格矢高格矢高

12、7 7、梁截面大小、梁截面大小3 3、边界环边界环梁高差梁高差8 8、刚性网格形式刚性网格形式4 4、刚性网格刚性网格内环高差内环高差9 9、预应力水平预应力水平5 5、内环索内环索椭圆度椭圆度1010、开口大小开口大小f f预应力预应力开口大小开口大小h3)结构性能参数分析形态优化，考虑10项因素。2 大开口车辐式索承网格结构China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI结构优化3)结构形态优化规律研究结论：增大内环带桁架高度

13、和上部刚性网格矢高、减小结构平面的非圆度和外边界高差、采用带斜杆刚性网格，可获得更优结构力学性能。撑杆高度刚性网格矢高上部网格肋梁曲率内环索椭圆度外边界环梁高差索倾角增大刚性网格矢高变大适度增大曲率（局部竖向刚度提高）长短轴高差变小内环索趋于圆形性能提高效率提高承载力提高挠度值降低索力减小索传力效率提高索杆体系刚性网格f f圆形环索较大索倾角长轴长轴短轴短轴找形后长短轴高差较大较大网格矢高合理肋梁曲率外边界环梁长短轴高差变小2 大开口车辐式索承网格结构带斜杆刚性网格刚性网格布置带斜杆网格China Southwest Architectural Design&Research Institut

14、e Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI82m跨弧形连廊连廊支承罩棚南北端82m跨度的空中弧形连廊，连廊内部具有上人使用功能。连廊采用巨型三角形桁架结构。同时作为体育场罩棚索承网格结构的支承结构，在索力及重力作用下呈弯扭受力状态。3 索承网格结构在复杂边界条件下应用1)复杂边界对大开口车辐式索承网格结构性能的影响研究跨度：约82mB：约20mH1:3.6m2.3mH2:8mH3:6.4m4.6mChina Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建

15、筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI。1)复杂边界对大开口车辐式索承网格结构性能的影响研究罩棚大开口车辐式索承网格结构的支承边界：1）多点支承的网架。2）82m跨弧形三角形桁架。上人使用，跨度大、荷载大，其竖向挠度相比网架大许多对于罩棚结构沿周圈不同区域的边界支承的刚度变化较大82m弧形跨越桁架网架复杂边界条件连廊支承罩棚82m跨弧形连廊多支点网架变宽度网架3 索承网格结构在复杂边界条件下应用China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中

16、国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI外环梁拉索锚固节点（安全系数1.68）内环带桁架竖腹杆节点（安全系数2.09）径向索索夹节点（安全系数3.6）环索索夹节点（安全系数2.0）内环带桁架斜腹杆节点（安全系数2.5）节点弹塑性分析表明，索承网格节点强度满足设计要求3)节点分析3 索承网格结构在复杂边界条件下应用China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI4 设计施工一体化技术（枢纽）工作态设计加工制作安装施工结构

17、设计与施工一体化考虑施工方案的设计考虑结构性能的施工成型态若不一体化考虑，设计可能纸上谈兵或施工成型的结构满足不了设计的力学要求。China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI空中连廊安装过程4 设计施工一体化技术China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI。5

18、 体育场酒店结构设计China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI5 体育场酒店结构设计酒店区China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI6 游泳馆项目概况China Southwest Architectural Design&Research Institu

19、te Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI6 游泳馆项目概况China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI6 游泳馆项目概况上弦交叉节点稳定分析交叉柱脚节点比赛区钢结构张拉示意图China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公

20、司CSWADICSWADI7 实景照片China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI7 实景照片China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI体育场内景7 实景照片China Southwest Architectural Design&Research Inst

21、itute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI体育场内景7 实景照片China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI体育场内景7 实景照片China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI7 实景照片C

22、hina Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI体育场南北开洞82米跨度弧形巨型桁架7 实景照片China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI体育场南北开洞82米跨度弧形巨型桁架7 实景照片China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI体育场外景7 实景照片China Southwest Architectural Design&Research Institute Corp.ltd.中国建筑西南设计研究院有限公司中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADICSWADI游泳馆体育馆体育场7 实景照片