【体育馆屋面找型技巧】

西安奥体中心体育场 金属屋面工程完工

体育馆为什么没有屋顶？不怕下雨天吗？看完明白其良苦用心

体育场为什么没有屋顶？怕下雨吗？阅读后，了解其良好意图

女人喜欢打扮漂亮。当然，他们也有自己喜欢的运动，例如瑜伽。与女孩相比，男孩更喜欢运动，而男孩则热爱运动。您必须说，基本上每个男孩都喜欢运动，即篮球和足球。每个超级杯都会吸引很多关注。男孩基本上是主要力量，并且大多数粉丝是男孩。那么看过世界杯的朋友应该知道体育场的样子吗？我想知道您是否关心体育场的结构。尽管体育场很大，但明显的缺点是大多数体育场都是露天的。有时，当我们观看比赛时，经常会在下雨时看到双方在雨中玩耍。那么，为什么不建造带屋顶的体育场呢？是因为没有资金还是现有技术不能完全覆盖体育场？

当前的体育馆容量很大。除了中心区域外，外场甚至可以容纳成千上万的观众在这里观看比赛。我们常见的体育馆一般都是圆形的。这也是为了方便观众观看游戏，并确保每个人到游戏中心的距离基本相同。中心区域，即竞争区域，通常不在上方被遮挡。下雨时，它会直接掉在球场上，这将对正在比赛的人们产生巨大的影响。

有时我想知道为什么体育馆必须这样建造？这不仅是对正在玩游戏的玩家的挑战，也是对那些在现场观看比赛的玩家的折磨。雨水不仅破坏了观看比赛的心情，而且影响了观众的身体健康，并使球迷感冒发烧。

编辑认为，以这种方式建造体育馆的原因并不是我国没有资本投资，当然也不是技术原因。我们已经站在世界建筑的最前沿，因此在一个小型体育场内增加屋顶并不困难。体育场的建造没有屋顶，并且是露天的，这可能是由于多种原因。

首先，这是体育场的维护。足球场感觉就像我们正在看一眼。那么这些绿色的就是竞争领域。我们普通体育场内的草地基本上是假的。它由石油塑料制成。但是，可以支持大型比赛的大型体育场馆就是体育场内的草地。

这些草的维护还需要阳光和水分。露天游乐场为这些草带来了能量，并且可以避免更多的人工投资。第二个是体育场的通风。比赛期间体育场内有很多人，有时可能有成千上万。露天游乐场有助于更好的通风。最后是防止回声。使用顶盖时，观众的叫喊声会引起回音，这将非常不舒服，并会影响玩家的比赛。因此，最好是露天建造体育场。

这种设计不仅可以满足体育馆的功能，而且可以节省成本。我国的建筑设计师非常聪明，我真的很佩服他们的想法。你和编辑一样吗？

康定体育馆金属屋面工程施工技术分析

本文以康定体育馆金属屋面系统工程为例。鉴于该项目设计和施工中的困难，它着重于分析和提供解决方案。在工程量大，工期紧张的情况下，通过对安装过程和施工过程的全面描述，以及对交叉操作的控制，确保了施工质量和工期。

1.项目概述

康定体育馆位于峡谷中G26国道旁，紧靠G138国道。作为一项造福全州的民生工程，其设施先进，环境优美。它是一个新的公益综合体育场，是一个市民休闲娱乐的场所，集居民健身，体育文化活动，紧急疏散和停车以及人群分布于一体。康定体育馆被称为甘孜州的“鸟巢”。

图1康定体育馆的效果

2.屋面系统设计

2.1屋顶系统的设计内容

康定体育馆屋顶系统设计范围：pur条系统，采光系统，檐槽系统，金属屋顶面板系统，檐口铝单板系统。

lin条系统：pur条跨度为8000毫米。计算后，使用Z300 * 80 * 20 * 3镀锌钢pur条。Z形pur条具有更好的应力。与其他横截面pur条相比，它们的重量更轻，减少了钢材消耗，节省了成本并便于安装。

照明板系统：选择了6mm厚的U形实心聚碳酸酯实心板。它的优点：①重量轻，不到玻璃和铝重量的一半； ②高透明度，透光率可达90％（与玻璃相同）； ③良好的耐候性； ④良好的隔热性能，提供良好的隔热性能，比玻璃和铝更好； ⑤易于清洁。

排水沟系统：选择2毫米厚的不锈钢排水沟，具有良好的耐腐蚀性和方便的安装。

金属顶板系统：从上到下依次为1.0mm厚的铝镁锰直立接缝顶板；防水透气膜；隔热玻璃棉；镀锌钢丝网； 15-900的防吊天花板。

Cornice铝单板系统：3.0毫米厚的铝单板用于屋檐。

2.2屋面系统设计的困难

整个屋顶呈圆形长圆形，四个角略微凹陷，内侧附近设有环形照明面板。

设计难点：

①四个角区域都凹进了，如何与两侧的车顶板连接。

②如何处理采光板和金属屋顶板的节点。

问题的解决方案：拐角区域的pur条跨度约为9000mm，并且the条不能加工成曲线。为了达到设计效果，需要调整不同高度的固定座。在施工图阶段，放样相应位置的坐标点，并配置相应的固定座模型。现场施工审查后，将安装适当的固定座。该区域是扇形的，并且车顶板需要设计成扇形的板，可以与两侧的车顶板平稳过渡。

第二个问题的解决方案：由于照明面板和金属屋顶面板的横截面形状不同，因此无法将它们设计在同一平面上。照明板的顶部和金属顶板设计为彼此偏移。采光板下方的pur条为方形，并连接在屋顶roof条Z300之间。它比the条的上凸缘低50mm，可用于溢流边缘处理（见图2）。板节点图1）。采光板的下端是Z250 pur条，并设置了一个环形槽以解决高度差的问题（请参见图3采光板节点图2）。采光板在四个角落区域被加工成扇形板，不需要注水以确保整个屋顶的防水性和美观性。

图2

图3

3.建造和安装

3.1屋顶安装的总体部署

该项目量大且工期紧张。原先计划的两到三年的建设周期缩短为一年，并采用了许多新技术，新工艺和先进的建设管理方法。同时建造多个区域的屋顶。合理地使用pur条安装将同时散布一些过程，从而降低了安装屋顶系统的难度；控制屋顶系统的生产和安装进度，并协调各个过程之间的协作；专注于处理和解决边缘收集问题，解决困难，确保整体项目质量和持续时间。

根据项目的特定条件来编译特定的施工顺序。流动施工是指将整个施工过程分为几个具有相同工作性质的施工程序，同时将几个工作量大致相等的施工部分划分为平面，在立面上划分几个施工层，并根据施工过程。球队。在每个建筑区域中，当前一个过程为下一个过程提供工作表面时，便会进行下一个过程的构建。

特征：

①科学地使用工作面，合理的工期；

②实现专业建设可以保证项目质量并提高劳动生产率；

③可以连续工作，以实现相邻专业工作团队之间的最大合理重叠；

④单位时间内投入的建设资源相对平衡；

⑤促进现场管理和组织。

根据施工现场的实际情况和该项目的安装时间表以及施工期间各部分工作面的土地要求，临时顶棚加工区，材料存储区，零件仓库等设置并排列在块周围。

3.2安装屋顶pur条

传统方案是首先吊起管架，在所有主要钢结构完工后，调整误差并在验收合格后交给屋顶系统单位安装屋顶roof条。但是，为了节省该项目的时间和成本，两个桁架和屋顶r子之间的拉杆被同时安装，并且两个单元交叉操作。屋顶支撑板已根据图纸在工厂焊接到桁架上，便于现场安装the条。如果将支撑板现场焊接，则是高空作业，很危险，并且会延长施工时间。

施工现场采用多台履带起重机和汽车起重机进行吊装，同时在多个区域同时安装了主要的钢结构和屋顶pur条（请参见图4吊装吊装图）。由于主要钢结构的生产和安装的偏差，托盘的位置会发生偏移，并将场地调整到正确的位置。

图4 lin条吊装图

3.3天花板安装

该项目的天花板使用0.6毫米厚的15-900型彩色镀锌异型钢板，由工厂进行处理并运到施工现场。由于工期紧张且空间有限，施工现场未设置脚手架。这使吊顶地板的安装更加困难，不仅影响安装效率，而且增加了隐患。

结合施工现场的实际情况，使用特殊工艺“吊篮技术”安装了天花板。租赁完成的吊篮，使用起重机将上支架，对重和钢丝绳运输到屋顶，然后将吊篮和升降机运输到地面上的相应位置。铸造钢丝绳，电缆和安全绳，连接电源，穿上钢丝绳，然后将吊篮提升到相应位置。用起重机将底板提升到屋顶pur条，并在安装过程中从上到下传输。工人站在吊船上以安装底板，并在安装后移至下一个区域。

图5地板安装图

3.4屋顶面板的安装

该项目使用1.0毫米厚的铝镁锰直立接缝屋面板，在角落处采用扇形面板，在其他位置使用直面板。

首先，进行屋顶测量。明确了屋面系统的施工边界，并根据设计图进行了屋面边界尺寸的定位。同时，参考屋顶边缘节点来确定屋顶板的实际铺设面积。确定顶板布局区域后，进行顶板布局和铺设。

其次，安装好支架。固定座的安装是每个施工过程中的重要工作。固定座的正确安装可以保证铝型材顶板的准确定位，固定座的固定连接可以保证顶板的抗风能力。避免因长期摩擦而损坏面板。经纬仪用于将轴引导至the条，the条用作固定座椅安装的纵向控制线。应该对第一排固定座椅的位置进行多次检查，并且随后的固定座椅位置的间距应准确地布置在车顶板的弹性线之后。为了保证固定座的安装质量，在图2中示出了安装的允许偏差。 6。

图6固定座椅安装的允许偏差

最后，吊起车顶面板。屋顶板的最大长度为18m。打包好的屋顶板通过汽车起重机直接举到屋顶pur条上（图7屋顶板是垂直运输的）。在屋顶pur条上铺设一个简单的过道，然后铺设屋顶板。在将第一个屋顶板安装到起始边缘之前，必须将电线铺设在the条上，以确保屋顶板垂直于the条并平行于钢梁。然后在上一个已安装的屋顶板之后一个接一个地安装下一个屋顶板，并且已安装的屋顶板供工人站立。（图8安装顶板）

图7车顶板的垂直运输

图8屋顶面板的安装

3.5铝单板安装

车顶的内圈和外圈均安装了3.0毫米厚的铝单板，垂直网格尺寸为1200毫米。弧形区域中的铝单板不是弯曲的，而是使用直线代替曲线。为了节省时间并提高效率，将铝单板龙骨架焊接在地面上，将铝单板组装在地面上，并铺设密封胶。

根据不同的位置，组装2-6片铝单板以形成一个小的单元，并将该单元悬挂在屋顶上的相应位置以进行焊接和安装。在每个轴之间或在圆弧过渡区域中保留板位置以调整误差。将6件的单元安装在屋顶檐口的线性区域中，将2-4件的单元安装在弯曲区域中。

图9铝单板吊装图

4.摘要

康定体育场金属屋面系统的设计和施工一直在努力解决一系列难题，例如工期紧，现场施工条件不足以及多个工作面的交叉操作。以后的类似项目将提供参考和参考。

图10康定体育场金属屋顶的竣工

世界上跨度最大的索网体育馆屋面，说说国家速滑馆的建筑“黑科技”_结构

它拥有世界上最大的跨度有线网状体育场屋顶，双向正交鞍形有线网状屋顶，南北跨度为198米；

它具有天坛弯曲的墙壁，形状复杂；

它是2022年北京冬季奥运会的地标性场地；

是国家速滑大厅。

项目概况

国家速滑馆项目位于北京市朝阳区临翠桥东南侧。该地点位于西面的林翠路，东面的奥林西路和北面的北五环。

国家速滑馆施工位置示意图

国家速滑馆是2022年北京冬季奥运会的标志性场地。在冬季奥运会期间，国家速滑馆将负责速滑比赛的比赛和培训。冬季奥运会后，大厅将能够接待溜冰鞋，冰球和其他进行冰上运动的多功能场所。

国家速滑馆的效果图

该项目主要由主体育场和周围的地下车库组成。地下主体结构从东到西长290m，从北到南长235m，从北到南长240m，从东到西长178m。该项目的结构整体连接，没有永久的结构缝。

主要结构空间模型

七大亮点

亮点1：密集的溜冰场空间

整合了建筑空间，电缆结构和节能策略

亮点2：轻巧的电缆网结构

单层正交鞍形索网屋顶

亮点3：表面幕墙技术

超白，彩色釉，夹层，中空，小半径弯曲，钢化，世界领先的玻璃生产和加工技术

冰带具有结构，阴影，照明和建筑效果的集成设计

亮点4：高效的热回收

亮点5：低反射节能天花板

重点6：构建集成

太阳能光伏发电系统

亮点7：智能场所

•实时数字场地监视和显示和控制平台：支持游戏时间和赛后场景转换，系统扩展以及移动终端交互访问。

•BIM实时数字场地运营和维护管理系统。BIM模型完全涵盖了场地中的民用，机械和电气系统，并支持移动访问。

•室内定位和导航系统：支持智能手机座椅导航服务；支持并发大规模用户并发访问。

结构系统

与地震设防相关的参数是：地震设防强度为8度（0.2g），建筑物的地震设防类别是关键的防御设防类别（B型），建筑工地类别为III型，以及设计地震分组是第二组，特征周期为0.55s。

主要地面结构采用现浇钢筋混凝土框架结构。

结构典型轮廓

钢结构屋顶由48个倾斜的架子柱支撑，倾斜角度约为20°，柱顶设置了混凝土环梁。

展台的倾斜柱和顶环梁的3D布局

由于功能要求，在东侧和西侧的正门大厅，看台的倾斜柱的间距约为64m，倾斜柱的尺寸为2000×3150，剩余距离为约9〜11m。大小为1000×（2000〜3000），从北极和南极到中间逐渐增大。斜柱顶部的高度随鞍形屋顶的形状而变化。位于主入口大厅两侧的最高柱顶高程为17.330m，位于南北极的最低柱顶高程为6.237m。倾斜柱顶部的最大跨度在南北方向约为214.5m，在东西方向约为141.5m。

外幕墙结构的上端固定在顶部的巨型环桁架上，下端固定在混凝土主体结构顶层外环的悬臂梁端上。在第一层，悬臂梁由32个外部巨型柱支撑，以支撑电缆幕墙。最大悬臂长度约为5m，外巨柱的横截面尺寸约为900×3100。

钢结构系统

国家速度滑冰馆主会场地上部分的高度为17〜32m，飞机尺寸为178mX240m。地下室，架子和支撑屋顶由混凝土制成，屋顶和周围的幕墙由钢制成。

总体模型

钢结构由鞍形电缆网，环形桁架，斜拉索和幕墙网壳组成。环形桁架通过球形铰链支撑固定在混凝土框架柱的顶部。鞍形电缆网由环形桁架的内弦支撑，撑索由环形桁架的外弦支撑，并且幕墙网罩连接到环形桁架，支撑缆索和下部混凝土悬臂边缘。

钢结构模型的分解图

屋顶结构采用鞍形单层双向正交电缆网结构，平面为椭圆形。

鞍形电缆网图

屋顶电缆网络的长轴（从北到北）是一条稳定的电缆，跨度为198m，拱形为7m。短轴（东西向）是一条跨距为124m，垂度为8.25m的承重电缆；网格平面投影距离为4m，且周边它固定在巨型环形桁架的内弦上。屋顶电缆是1570级高钒封闭电缆，稳定器电缆是直径74mm的平行双电缆，承重电缆是直径64mm的平行双电缆。

环形桁架采用三维桁架结构，东西方向的最大外轮廓尺寸为153m，南北方向的最大外轮廓尺寸为226m。环形桁架的下弦通过固定的铰链轴承支撑在混凝土加劲柱的顶部。东西方向的最大跨度为148m，南北方向的最大跨度为215m。

环形桁架平面

环形桁架模型测试的站点地图

环形桁架的最高点在东西两侧，桁架的中心线高约10m，宽度约11.5m。环形桁架的最低点在南北两侧，中心线高度约为5.2m，宽度约为14m。环形桁架的中部和东部是64m的大跨度区域，其他部分的支撑之间的距离约为11m。组件为圆形钢管，最大钢管尺寸为P1600×60，材质为Q460GJC。

斜拉索是1570级高钒封闭电缆，其直径分别为48和56mm。电缆的上端连接到环形桁架的中弦，下端连接到混凝土悬臂梁的边缘。电缆在东西两侧的最高点的长度约为20.7m，电缆与水平面之间的角度约为64°，最低点的电缆约为7.3m，电缆之间的角度水平面约为47°，电缆间距为4m。

幕墙结构使用网格结构系统。幕墙格栅分为两层，内层是幕墙钢结构的垂直龙骨，外层是近似水平的圆形管梁。格栅垂直龙骨的上部两个支撑点与环形桁架相连，中间的两个反向弯曲部分通过电缆铰接，下部末端与混凝土悬臂的端部铰接。在环形桁架上，下部与混凝土相连。大约水平布置的22个梁用于在幕墙的外侧支撑直径为350mm的玻璃管“色带”，相邻梁之间的距离约为2m。

幕墙网格的示意图

基本设计

主体育场的每根柱子的荷载都大不相同，因此在展位区域使用了桩筏基础。基础桩是直径为1000 mm的机械钻孔和现浇桩，并采用后注浆（侧注浆+端注浆）技术。

主体育场的其余部分使用平板筏基础，平板厚度为600mm。基础保持层是粉质粘土和粘土粉砂③。运动场的FOP区域使用400mm厚的防水板，上面覆盖着400mm厚的钢渣回填物。基础支撑层是沙质粉土和粘土粉土。地下室区域为平板筏，板厚为600mm。采用天然基础，基础支撑层为粉质粘土，粘土粉质粘土③层。图5显示了该结构的基本布局。

结构基础布置平面

混凝土主体结构的设计困难和超出范围的加强措施

对于主要结构，存在以下限制：

1）不规则扭转-考虑到意外的偏心扭转位移比大于1.2，最大值为1.47；

2）楼板不连续-一楼的屋顶是开放的，有效宽度小于50％；

3）部分不规则-支撑该项目屋顶的巨型圆柱都是倾斜的圆柱。根据本项目的特点和难点，根据各部分组成的重要性，采取相应的加固措施。

对主要结构采取以下加强措施：

1）针对该项目的超支情况，设定绩效目标，如表1所示；

2）提高关键部位的抗震等级：将支撑钢结构屋顶的斜柱和柱顶梁的抗震等级提高到特定水平； 3）关键部件和支撑的详细有限元分析

4）对具有大振动力的结构进行弹塑性时程分析，以评估结构在罕见地震下的性能；

4）在建造和使用过程中，使用传感器和其他监测方法进行结构健康监测。

钢结构设计

形态分析

形态分析是电缆网络结构设计的主要工作，也是此类结构计算和分析的核心问题。通过寻找满足建筑要求和相应的初始预应力分布的合理几何构型，可以建立满足平衡条件并具有稳定性的结构的初始状态，作为后续计算载荷状态和施工过程的基础。

为了分析该项目的电缆网形状，除了找到屋顶电缆网本身的合理形状和预应力之外，由环形桁架和拉索形成的弹性边界对电缆网的影响形状必须考虑。分析中遵循以下原则：

{1}除电缆网的自重外，在形态分析中还考虑了一定的初始恒定载荷，载荷大小与屋面实践的重量相匹配；

2）仅对屋顶电缆网进行形态分析时，其初始状态和零状态与建筑物的几何形状一致，即，电缆网在预应力，自重和自重共同作用下不会变形。初始恒定载荷；

3）在考虑弹性边界的影响时，修改了索网边界和预应力，使索网的初始状态配置和预应力分布与刚性边界条件一致。

根据鞍形表面的最高和最低点标高，通过对索网形状的优化分析来确定屋顶的鞍形表面的中心位置，从而最大程度地减小了环形桁架的水平变形，成员的内力更均匀，达到最佳马鞍形貌。

座垫表面上的控制点示意图

稳定性分析

稳定性是钢结构工程中一个突出且不可避免的问题。避免不稳定性和损坏是钢结构设计中要解决的重要问题。在建造和使用过程中，环形桁架，屋顶电缆网和斜拉索的稳定性对于整个结构的安全性非常重要。

该项目在施工阶段的稳定性分析考虑了环形桁架的材料非线性和几何非线性。支撑件处于滑动状态。初始状态载荷是自重+预应力+屋顶恒定载荷。拉索被被动拉紧。当达到初始负载的50％时，拉索将逐渐拧紧。

张紧幕墙电缆后，结构的刚度大大提高。当达到2.5倍的初始载荷值时，结构开始发生塑性变形。当达到5.34倍时，结构计算将不会收敛。

施工期间的承载力曲线

在使用阶段，整体结构的稳定性仅考虑活荷载的倍数，而位移是支撑件锁定后环桁架变形的增加。最大稳定性系数是18.2倍。

使用阶段承载力曲线

B

环形桁架主要通过焊接连接。电缆和环形桁架通过耳板连接，车顶稳定电缆和承重电缆通过电缆夹连接。这些位置的节点具有复杂的结构，并且在整个结构中是最重要的。设计中使用了有限元方法进行分析。根据有限元分析的结果，研究并优化了加强筋的位置，数量，厚度和形状等因素。其中，环形桁架相交节点和支撑节点主要采用多尺度分析。

在支持下优化节点的轴测图

根据电缆的断裂力设计了电缆耳板节点和屋顶电缆夹紧节点，并在分析中考虑了接触非线性，材料非线性和几何非线性。

套索电缆夹几何模型

建设进度

施工过程研究

预应力结构的施工过程与电缆网的形式和最终应力状态直接相关，因此结构设计必须考虑施工过程对结构的影响。

支持该项目钢结构的混凝土框架柱受建筑物使用功能的限制，并且柱的截面尺寸不能太大。在施工期间，释放环形桁架支撑件的水平约束，并将支撑件设置为滑动状态。水平桁架用于减小由环形桁架传递到混凝土柱顶部的水平力。

为了全面考虑混凝土框架柱的水平承载力和钢结构的经济性，可以通过控制整个过程中支撑件的滑动和锁定状态来调整环形桁架和混凝土结构所承受的水平力。施工过程中，使环架混凝土结构可以同时发挥最大作用。

结合以上因素，在完成混凝土支撑结构的施工后，根据设计，钢结构的主要施工步骤如下：

1）环形桁架的安装，此时环形桁架的支撑正在滑动；

2）屋顶电缆网络的联网和拉紧；

3）悬挂电缆网区域的重量，该重量与屋顶的重量相同；

4）环形桁架支撑锁；

5）屋顶结构，同时按重量替换重量；

6）建造吊顶，道路和幕墙结构。

最新进展

在此阶段，混凝土结构处于最后阶段，支撑环形桁架的加劲混凝土框架柱的施工已部分完成。目前，环形桁架的组装工作正在同时进行。

施工现场图

BIM应用程序BIM在国家速滑体育场项目设计阶段的主要应用是：

1.三维可视化。为设计师提供更直观的全专业3D空间关系表达。

2.在建模过程中，检查是否有泄漏并填写设计图纸，并进行校准和检查土木工程预留的开口。

3.优化机电专业管道的综合布线安排，以解决专业人士的碰撞问题。

总体架构模型

B2层构建和结构专业模型

B1级建筑和结构专业模型

地面建筑和结构的专业模型

结论

国家速滑馆是一个复杂的结构，集成了大跨度单层电缆网和巨型斜柱。钢结构由屋顶鞍形电缆网，巨型环形桁架，斜拉索和幕墙网状壳组成。该结构跨度大，系统复杂，设计困难。通过采用“先分解再组合，然后是综合，线性和非线性”的方法进行结构分析和设计，可以综合考虑综合的结构关系和多重耦合因素，以提高结构的安全性，经济性和经济性。 。设计周期。该结构在施工过程和使用阶段具有很高的承载力，符合结构安全要求。

内容来自北京建筑设计研究院有限公司，《建筑结构》，2018年第20号（北京科学院特刊）将出版《国家速滑馆钢结构设计》和《国家速滑馆主体结构设计两篇文章，敬请期待！