新型多面体空间刚架的几何构成优化

基于气泡理论的新型多面体空间刚架系由类WP多面体单元经组合、阵列、旋转、切割而生成,它有别于传统空间结构由单元体简单组合而成。因此,基本单元的形状与尺寸、旋转轴、旋转角度、切割面位置等都是影响整体结构几何构成的重要参数,也是结构几何构成优化的主要内容。通过对这些参数的分析比较,本文提出新型多面体空间刚架几何构成的优化准则,提出最优切割面和可行切割面的重要概念,从而为建立各种高效合理、同时充分满足建筑效果的结构构成提供理论依据与可行方法。在此基础上,结合国家游泳中心“水立方”结构,具体说明了本文提出的优化原则与方法在实际工程中的应用与效果。本文研究揭示了多面体空间刚架结构区别于传统结构的一个重要特点———建筑尺寸由结构的几何构成所确定。     

北京奥运国家游泳中心结构初步设计简介

中标的北京奥运国家游泳中心成功创造性地采用了由气泡理论衍生的新颖合理的多面体空间刚架结构。本文介绍了这一新型多面体空间刚架结构的构成、性能及其有待深化研究的主要课题。同时简要介绍了该工程整体结构体系的构成、计算分析、基础、ETFE充气枕、钢结构抗火设计、施工方法等有关内容。     

国家游泳中心工程新型多面体空间刚架钢结构安装方案设想

国家游泳中心上部屋面和墙体结构为基于Weaire-Phelan多面体理论生成的空间刚架钢结构,结构形式新颖独特,国内外尚属先例。简要介绍了这一新颖多面体空间刚架的结构特点和施工难点,比较国内空间大跨结构的安装方法,提出了适合于国家游泳中心钢结构的安装方案——高空单元散装法,对这种新型的空间钢结构的安装、测量、焊接和卸荷方案进行了有益的探索。     

新型多面体空间刚架的基本单元研究

基于气泡理论的多面体空间刚架是一种全新的空间结构,具有重复性高、汇交杆件少、节点种类少,结构承载、抗震、延性好等特点,在国家游泳中心“水立方”结构中得以应用。这种新型结构的基本单元是气泡理论中对三维空间进行有效填充的多面体。本文提出了新型多面体空间刚架结构中的基本单元———类Weaire-Phelan多面体单元,并通过图形解析和数学解析两种方法研究基本单元的几何构成,揭示了该类单元的重要特征———其基本形状仅由一个独立参数所控制,可定义其为形状控制参数c,并进一步揭示了多面体空间刚架中c的合理取值范围以及c和空间刚架总杆长及杆长种数的关系。这些研究成果为这一新型结构的几何构成奠定了理论基础。     

刚柔相济塑造"水立方"

5月16日,北京市建委在国家游泳中心项目部召开了“国家游泳中心新型多面体空间刚架结构施工技术研究”科技成果鉴定会。经由九位资深专家组成的成果鉴定委员会鉴定,这项国家游泳中心施工综合技术中最重要的成果达到国际领先水平。专家们一致认为:国家游泳中心工程所采用的“新型多面体空间刚架结构”造型复杂、构件数量大,施工中构件的制作、安装、管理难度高。项目能够突破常规钢结构安装思维,采取多种技术方案和措施,解决了施工中的大量技术难题,工程施工质量满足了设计要求,实现了工程建设的质量、安全和工期目标。项目结合工程实际采取的施工方法和措施节约了工程成本,取得了十分显著的经济效益和社会效益。工程所取得的研究成果和施工经验,为类似的工程建设提供了示范作用,具有很好的推广价值。     

国家游泳中心“水立方”结构设计优化

国家游泳中心“水立方”的墙体和屋盖结构创造性地采用了新型多面体空间刚架结构体系,该结构的弦杆选用矩形钢管、腹杆选用圆钢管,节点为焊接球节点。虽然结构的构成类似网架结构,但结构构件的受力状况完全不同于网架结构的二力杆,而表现为类似空腹网架的刚接梁。杆件内力包含弯矩、轴力、剪力、扭矩,弯曲应力大于轴向应力,所以结构的优化较为复杂。本文结合具体的结构设计,全面介绍了结构设计计算中的优化内容,包括:“强墙弱盖”优化,墙体杆件和屋盖杆件选用不同应力水平控制;截面类型优化,放弃加劲肋截面而改用紧凑型截面,充分发挥截面塑性,提高结构延性;几何构成“杂交”优化,将屋盖下弦贯通内墙,为减小屋盖与墙体交界处杆件过大的弯曲应力而附加少数腹杆,形成局部汇交力系;“铰接”优化,采用铰接计算处理策略,将少数弯曲应力较大无法满足规范要求的杆件两端处理为铰接,加强其周围相关杆件,再刚接迭代计算,较好满足承载力要求;“强节点弱杆件”优化,提高结构延     

国家游泳中心钢结构施工仿真分析

国家游泳中心钢结构为基于气泡理论构成的新型多面体空间刚架结构。由于结构复杂性,需对施工全过程的温度作用、卸撑过程的偶然荷载影响等进行仿真分析,以提出切实可行的施工技术措施,并提出施工过程中需要重点监测的区域或构件,保障工程顺利施工。研究采用SAP2000软件按施工顺序加载进行全过程分析,根据不同温度分区合拢和大跨屋面群顶卸撑过程的仿真分析,找到了施工过程中的关键部位,并为类似全焊接的大跨度钢结构工程施工仿真分析提供了参考和借鉴。     

东南网架奥运项目再传捷报

1月11日浙江东南网架集团签约世界单体最大网架——首都国际机场钢结构工程。3月22日又正式签订世界首个多面空间刚架结构工程——国家游泳中心项目钢结构工程合同。日前公司再次中标第三个奥运会工程——2008年奥运会北京射击馆。     

大跨度钢结构施工的质量控制探讨

近年来我国多项重点建设项目工程中出现较多大跨度空间结构,包括传统的网架结构、网壳结构、预应力网格结构、鸟巢形网架结构(08年奥运国家体育场-鸟巢)、多面体立面网架结构(08年奥运国家游泳中心-水立方)、巨型桁架悬吊结构(广东省博物馆新馆-盛满珍宝的容器)等结构都相继问世,并随着时代进步不断创新,得到了明显发展,大跨度空间钢结构施工技术的新特点,给大跨度空间钢结构施工带来了机遇与挑战,促进了施工技术的革新,推动了我国此类大跨度空间结构形式的应用和推广,使我国的城市建筑水平上了一个新的合阶.     

我国首次采用的空间结构新形式

<正>2007年建成的北京奥运会"水立方"游泳馆采用由14面体、12面体棱边及与多面体切割线组成的多面体空间刚架结构,墙面和屋面的平均用钢指标为100kg/m2。2008年建成的北京奥运"鸟巢"体育场采用椭圆形平面290m×340m,由平面桁架系与内环相切布置的两向交叉(微弯型)网架,支承在24根立体     

基于可持续性的体育建筑设计研究:结合五个奥运、亚运场馆的实践探索

以大跨度、人员瞬时集散为特点的体育建筑,在我国人均占有率极低,而追求形式,费用昂贵,成本畸高的现象却司空见惯,奥运等大型体育场馆赛后高成本、运行困难问题屡见报端。基于可持续设计理论,针对体育建筑的机理特点,从可研、规划、设计、评估等全过程环节出发,通过大型国际体育赛事工程应用、评价、反馈,探讨系统的体育建筑可持续设计理论。结合奥运羽毛球馆、摔跤馆,亚运游泳跳水馆、武术馆和摔跤馆等五个奥运亚运场馆的工程实践,围绕整体协调、灵活适应与节能降耗等主题,探讨基于可持续性的体育建筑设计方法及其应用。     

济南奥体中心游泳馆结构设计

主要介绍济南奥林匹克体育中心游泳馆结构设计中的一些关键技术问题,包括结构构成、荷载取值、屈曲分析、地震分析、总装分析及结构的关键节点设计等.济南奥体中心游泳馆下部采用混凝土框架剪力墙结构,上部钢结构按不同的建筑功能合理采用不同的结构形式,包括管桁架结构、工字钢梁结构.对钢结构进行静力、动力、屈曲分析及节点有限元分析,并通过总装分析研究下部混凝土结构对上部钢结构的影响.分析表明,受下部混凝土结构界面弹性支承的影响,上部钢结构在温度、地震作用下的受力与单体时相比均有差别,且在连接界面处的杆件受力不均.整体分析使设计满足结构安全性要求,取得比较合理的经济性.     

某体育中心空间管桁架结构设计

空间钢管桁架由于具有造型丰富、受力明确、用钢量省、施工方便等特点而被广泛地应用在大跨度公共建筑设施中。本文结合某体育中心工程设计,介绍了大跨度空间管桁架屋盖结构的计算模型确定、主桁架平面布置及支撑平面布置、主桁架设计、杆件及节点设计等内容,整个设计过程和设计方法及节点构造可供同类工程参考。     

2008年奥运会柔道跆拳道馆(北京科技大学体育馆)设计

2008奥运会柔道跆拳道馆的建筑设计以"立足学校长远功能的使用,满足奥运比赛的要求"为设计理念,强调建筑设计首先符合学校的使用功能和空间的设置,以及赛后空间功能的便利转换,同时按照奥运大纲通过空间的合理布局满足奥运会的要求。设计强调场所精神,运用洗练的建筑语汇营造既彰显柔道、跆拳道运动精神又符合北京科技大学校园氛围的体育建筑空间。建筑运用成熟、可靠、易行的生态建筑技术,如光导管自然光采光系统、太阳能热水系统、复合金属墙面系统等,在较低的建筑造价控制下,最大限度创造合理、人性、舒适的比赛、观赛条件,充分体现为奥运的校园体育建筑的特色。     

国家体育场看台设计

文章用详实的数据阐明了国家体育场看台设计是如何解决总体建筑、空间效果,观众的基本观赛效果,安全疏散,奥运会、残奥会特殊需求等诸多问题的。对体育场馆设计、世界级田径赛事的组织均有参考意义。     

多筒体支承的大跨空间结构设计与研究

简上体育综合体项目高54m,垂直叠加多种功能的体育活动场馆,通过沿东侧及南侧叠落退让,形成块体穿插的建筑造型。针对这个特殊的建筑体型及功能要求,结构设计采用多筒体支承的大跨空间桁架结构,利用筒体间桁架将上部3~5层重力荷载传递至落地筒体。6个钢筋混凝土筒体由多榀大跨桁架连成整体,通过楼盖的协同作用,共同抵抗水平力。重点介绍了结构体系与结构设计理念、多筒体的协同效应分析、抗连续倒塌的合理确定及模拟。提出了大跨体育馆的舒适度设计标准及加强措施;进行了节点设计研究提供结构在各种作用下的工作性能。     

青奥会对南京城市空间发展影响研究

2014年第二届青年奥林匹克运动会将在南京举办,这是南京首次举办全球性质的大型综合性体育赛事。从城市事件与城市空间形态入手,分析青奥会场馆选址、布局及其与南京城市空间规划的契合,着重探讨了青奥会对南京城市空间发展的三方面影响：助推南京实现城市总体发展战略;加快城市空间更新;优化城市空间结构,促进城市空间拓展。     

大中型体育中心“混合功能”设计研究

随着2008年北京奥运会、2010年广州亚运会以及2013年沈阳全运会的举办，我国掀起了体育建筑建设的热潮，而在赛事之后，大量的体育场馆空置，没有得到充分的利用和有效的市场化运营，脱离了城市发展所应适应的功能需求，浪费了资源能源。这些凸显的问题对体育中心前期的方案设计提出了新的挑战。本文借用城市商业综合体开发中的“混合功能”的概念，在体育中心的策划和设计中提出“混合功能”的整合策略，结合实际案例分析从时间、空间的角度立体化思考对其进行探索。     

火灾均匀温度场中正放四角锥网架结构临界温度研究

随着温度的升高,钢材的力学性能将会发生较大的变化。钢结构在均匀温度场达到承载能力极限状态时的临界温度是钢结构抗火性能的重要特征,而网架结构的临界温度主要受网架的几何特征、荷载比、构件稳定应力的影响。本文通过对不同参数条件下正放四角锥网架结构在均匀温度场中结构反应全过程分析,得到不同参数条件下正放四角锥网架结构的临界温度,为大空间建筑网架结构抗火设计实用方法提供理论依据。     

广州亚运馆设计与思考

<正>2010年,举世瞩目的第十六届亚运会将在中国广州举行,这是我国继2008年北京奥运会后承办的又一重大综合性国际体育盛会,本届亚运会共有四大主场馆,广州亚运馆是其中唯一新建的主场馆,项目位于广州亚运城南部,紧邻风景优美的莲花湾,是一个包含体操馆、综合馆、亚运历史展览馆等的综合场馆组群,用地面积101086m~2,总建筑面积65315m~2。广州亚运馆建筑设计方案为国际竞赛获胜方案,参赛单位经过遴选共8家,其中包括扎哈·哈迪德建筑师事务所(英国)、英国奥雅纳工程顾问、德国GMP国际建