体育馆设计案例分析
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从实际案例浅谈场馆类体育建筑位移比指标控制薛书洋摘㊀要:近年来随着经济㊁科技的极速发展,涌现出越来越多的场馆类体育建筑,建筑造型也越来越复杂㊂由于场馆类体育建筑存在大跨度㊁大开洞㊁斜撑作用明显等特点,导致该类建筑的结构指标计算存在很多难点,尤其是结构层间位移比指标㊂本文以某县体育馆建筑作为研究对象,首先介绍了工程概况㊁提出问题,其次探讨了两种解决思路,并结合实际工程设计经验进行归纳总结,作为日后类似工程的设计参考依据㊂关键词:体育馆;位移比指标;抗震一㊁工程概况某县体育馆建筑主要功能为一个5830座标准比赛主馆和两个标准手球训练场及其相关配套设施㊂地上建筑共3层,高度为23.95米(室外地坪至檐口与屋脊的平均高度),建筑平面形状为扇形,跨度约134ˑ83米,为保证结构整体性,未设抗震缝,下部结构采用钢筋混凝土结构体系,屋盖采用空间管桁架钢结构屋盖,高度方向呈双向曲面,曲面中间高而四周低,最大跨度92米㊂结构抗震设防类别:乙类,6度区,0.05g,三组,二类场地㊂本工程采用 多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件-YJK 进行结构整体分析,该模型已整合钢结构屋盖部分,并在柱顶设置短杆真实模拟钢结构屋盖下部的橡胶垫的刚度;采用CSI公司通用有限软件SAP2000v19对钢结构屋盖部分进行计算和分析,该模型未带入下部钢筋混凝土部分㊂其总装模型如图1所示:图1㊀体育馆结构总装模型体育馆看台共两层,分层建模,其中 标准层1 对应2层看台, 标准层2 对应3层看台,计算结果显示, X向最大层间位移角 为1/667, Y向最大层间位移角 为1/1932,均满足‘建筑抗震设计规范“GB50011-2010(以下简称‘抗规“)表5.5.1框架结构弹性层间位移角限值(1/550);在 X+偶然偏心规定水平力作用 工况下, 标准层2 最大层间位移比为2.80;在 X-偶然偏心规定水平力作用 工况下, 标准层2 最大层间位移比为2.74;在 Y+偶然偏心规定水平力作用 工况下, 标准层2 最大层间位移比为2.16,在 Y-偶然偏心规定水平力作用 工况下, 标准层2 最大层间位移比为2.20,均超出‘抗规“3.4.4条第一款层间位移比限值(1.5)较多,按规范,应为特别不规则建筑,纠其原因,在于三层看台与二层看台连成一体,形成斜撑,但又按 层 建模,导致其节点刚度异常大,层间位移比失去意义㊂二㊁解决思路(一)模型简化本工程由于体育馆自身使用功能的特点,形成了二层楼面除比赛区域为洞口外基本完整的平面,二层楼面以上标高根据平面功能,形成了不同标高的较小面积的混凝土楼面,在体育馆主比赛区由于看台功能的需要,形成了通过看台而形成的二层和三层楼面连成一个整体的近似于三角形的空间的结合体,如图2所示;对应力学模型如图3所示,由于通过倾斜的楼板把两个标高的楼面连成一个整体,第二层与第一层之间不可能发生相对位移,也就是楼层刚度K趋近于ɖ,其力学模型更接近于下图中图4所示的力学模型,这个广义 第一层 具有三个方向的质量㊁刚度和相应的动力学特性,在YJK软件中,定义上述广义的 第一层 ,以此为基础进行计算,从力学概念上更加符合结构的真实情况,该 层 的计算指标应符合规范对于框架结构位移比㊁位移角等相关参数的规定㊂图2㊀结构真实情况图3㊀力学模型图4㊀YJK计算模型结构计算软件中的 层 是楼板不相连而通过竖向的柱㊁墙把不同标高的楼面连成整体,上下楼层之间的位移的相关性是通过竖向构件进行协调的㊂按此简化模型进行结构分析,结果显示, X向最大层间位移角 为1/663, Y向最大层间位移角 为1/1904,均满足221建筑与工程Һ㊀‘抗规“表5.5.1框架结构弹性层间位移角限值(1/550),且与按分层建模时,结构最大位移角数值接近;在 X+偶然偏心规定水平力作用 工况下, 标准层2 最大层间位移比为1.48;在 X-偶然偏心规定水平力作用 工况下, 标准层2最大层间位移比为1.46;在 Y+偶然偏心规定水平力作用工况下, 标准层2 最大层间位移比为1.45,在 Y-偶然偏心规定水平力作用 工况下, 标准层2 最大层间位移比为1.42,均满足‘抗规“3.4.4条第一款层间位移比限值(1.5),为一项不规则㊂(二)整体分析对于类似于体育场馆这种平㊁立面均不规则的空旷复杂空间结构,下部有规则层,上部没有严格层概念的结构,位移比,位移角等基于层概念控制的指标,在没有层概念的部分软件输出结果是不准确的㊂看台应是一个整体,只是建模造成分层不均,所以将看台作为一个整体(仍采用分层建模),采用电算详细输出,选取看台四个角作为控制性节点,然后统计分析这些节点的位移及位移角,具体步骤如下:(1)工况14.X+偶然偏心地震作用规定水平力下看台的位移比计算结果,如表1所示:表1㊀工况14.X+偶然偏心地震作用规定水平力下看台的位移比计算结果柱号上节点号X向位移(上节点)/mm下节点号X向位移(下节点)/mm上下节点位移差/mm柱高/mm最大位移比最大层间位移比柱11131.684140701.6844000柱22551.789207101.7894000柱337124.269304.26910326柱437184.27111004.271103261.421.42㊀㊀(2)工况15.X-偶然偏心地震作用规定水平力下看台的位移比计算结果,如表2所示:表2㊀工况15.X-偶然偏心地震作用规定水平力下看台的位移比计算结果柱号上节点号X向位移(上节点)/mm下节点号X向位移(下节点)/mm上下节点位移差/mm柱高/mm最大位移比最大层间位移比柱11131.674140701.6744000柱22551.823207101.8234000柱337124.292304.29210326柱437184.39411004.394103261.441.44㊀㊀(3)工况17.Y+偶然偏心地震作用规定水平力下看台的位移比计算结果,如表3所示:表3㊀工况17.Y+偶然偏心地震作用规定水平力下看台的位移比计算结果柱号上节点号Y向位移(上节点)/mm下节点号Y向位移(下节点)/mm上下节点位移差/mm柱高/mm最大位移比最大层间位移比柱11131.653140701.6534000柱22552.789207102.7864000柱337121.877301.87710326柱437183.71011003.710103261.481.48㊀㊀(4)工况18.Y-偶然偏心地震作用规定水平力下看台的位移比计算结果,如表4所示:表4㊀工况18.Y-偶然偏心地震作用规定水平力下看台的位移比计算结果柱号上节点号Y向位移(上节点)/mm下节点号Y向位移(下节点)/mm上下节点位移差/mm柱高/mm最大位移比最大层间位移比柱11132.769140702.7694000柱22551.670207101.6704000柱337123.784303.78410326柱437181.90511001.905103261.491.49㊀㊀由上面各工况得到,当看台作为整体验算时,最大层间位移比为1.49,满足‘抗规“3.4.4条第一款层间位移比限值(1.5),为一项不规则㊂三㊁结论和抗震措施综上分析,YJK等分层建模计算软件,计算位移比时按层输出数据,针对体育场馆等空旷复杂空间㊁没有严格层概念的结构,位移比输出结果是不准确的㊂位移比㊁位移角等基于层概念控制的指标,可采取合理的简化模型或按整体分析法得到㊂针对体育场馆类公共建筑,人流量较大,且平面㊁立面不规则的复杂结构,在满足结构指标的前提下,尚应采取一些加强措施,以保证结构抗震性能:(1)此类建筑一般都存在薄弱层,应验算结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形,避免结构在强烈地震作用下,由于结构薄弱部位产生了弹塑性变形,结构构件破坏严重甚至引起结构倒塌㊂(2)依‘抗规“5.1.2条,采用弹性时程分析对结构的地震作用计算进行补充验算㊂(3)对结构关键部位,如作为屋面桁架支撑点的框架柱补充抗震性能化设计,提高构件性能化设计目标,性能目标可设定为:中震抗弯不屈服,抗剪弹性,大震抗剪不屈服㊂四㊁结语本文通过实际工程案例对场馆类体育建筑位移比指标不满足进行了分析,并给出了两种解决方法,结论,此场馆类体育建筑位移比指标不可按 常规层 来计算,可采用 广义层 计算,同时应严格控制结构层间位移角㊂参考文献:[1]建筑抗震设计规范GB50011-2010(2016年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.作者简介:薛书洋,南京大学建筑规划设计研究院有限公司㊂321。
网壳结构案例简单分析网壳结构是一种由连续曲面构成的结构形式,具有稳定性好、强度高、质量轻等优点,广泛应用于建筑、桥梁、体育场馆等工程领域。
下面以建筑领域的网壳结构案例为例进行简单分析。
案例一:深圳大运中心体育馆深圳大运中心体育馆是一座综合性体育馆,采用大跨度、大空间的网壳结构设计。
该体育馆的外形呈现出流线型的造型,整个建筑结构由一个由流线型钢结构和玻璃幕墙组成的半流线型壳体组成。
该体育馆采用了双壳结构设计,内外两层网壳之间通过钢柱连接,形成了稳定的整体结构。
内层网壳主要承担荷载,外层则起到防水、保温和装饰等作用。
该体育馆的网壳结构设计突破了传统结构的限制,实现了大跨度、大空间的结构需求。
网壳结构的采用使得整个建筑结构极为轻盈,给人以开放、流畅的感觉。
同时,网壳结构的外观造型独特,成为该体育馆的标志性建筑,增加了城市的地标性与艺术性。
案例二:中国花卉博览会花卉大厅中国花卉博览会花卉大厅是一座专门展示各种花卉的建筑,采用了网壳结构设计。
该建筑呈现出一个半球形的外形,内部采用由钢桁架支撑的网壳结构。
网壳结构的内侧覆盖着透明的玻璃幕墙,使得室内充满了自然光线,为花卉的生长提供了良好的环境。
网壳结构的外侧则由彩虹色的层叠板构成,形成了美观的外观。
该花卉大厅的网壳结构设计实现了自由曲面的建筑形式,使得内部空间显得开放、明亮。
网壳结构的采用使得整个建筑更加美观、轻盈。
室内外环境的统一,使得花卉展示更加生动。
同时,该建筑的网壳结构还具有良好的承载能力,可以抵御自然灾害。
网壳结构能够通过合理的网格分布来均匀承受荷载,增强结构的稳定性和抗震性能。
此外,网壳结构还具有易于施工、周期短、成本低等优点。
因此,在很多需要大跨度、大空间的建筑领域,网壳结构都得到了广泛应用。
总的来说,网壳结构的优点包括稳定性好、强度高、质量轻、施工周期短等。
通过以上两个案例的分析可以看出,网壳结构在建筑领域中具有很高的适用性,并且能够创造出独特的建筑形式和美观的外观。
国家体育馆—鸟巢1、鸟巢的背景资料“鸟巢”是2008年北京奥运会主体育场。
由2001年普利茨克奖获得者赫尔佐格、德梅隆与中国建筑师合作完成的巨型体育场设计,形态如同孕育生命的“巢”,它更像一个摇篮,寄托着人类对未来的希望。
设计者们对这个国家体育场没有做任何多余的处理,只是坦率地把结构暴露在外,因而自然形成了建筑的外观。
“鸟巢”以巨大的钢网围合、覆盖着9.1万人的体育场;观光楼梯自然地成为结构的延伸;立柱消失了,均匀受力的网如树枝般没有明确的指向,让人感到每一个座位都是平等的,置身其中如同回到森林;把阳光滤成漫射状的充气膜,使体育场告别了日照阴影;整个地形隆起4米,内部作附属设施,避免了下挖土方所耗的巨大投资。
鸟巢是一个大跨度的曲线结构,有大量的曲线箱形结构,设计和安装均有很大挑战性,在施工过程中处处离不开科技支持.“鸟巢”采用了当今先进的建筑科技,全部工程共有二三十项技术难题,其中,钢结构是世界上独一无二的。
“鸟巢”钢结构总重4.2万吨,最大跨度343米,而且结构相当复杂,其三维扭曲像麻花一样的加工,在建造后的沉降、变形、吊装等问题正在逐步解决,相关施工技术难题还被列为科技部重点攻关项目。
2、问题出现A、“鸟巢”硬伤导致停工专家呼吁办“安全奥运”被称为“鸟巢”的2008年奥运会主会场--—国家体育场停工事件引起了社会各界的广泛关注,尤其对于北京市民来说,能容纳10万观众的“鸟巢”,奥运会后将成为北京市提供市民广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所,如果其存在安全问题显然不容忽视。
尽管近日众多媒体纷纷“辟谣”,认为“鸟巢"停工并非因为存在安全隐患,而主要是由于造价过高,可能会造成不必要的巨大浪费。
最终的结果是北京奥组委决定把可开启的滑动式屋顶拿掉。
似乎拿掉“鸟巢”的盖子就可以既解决资金浪费又能保证场馆安全问题。
但是中国灾害防御协会副秘书长、北京奥运会安全专家金磊在接受本报记者采访时表示,国家体育场的设计在很多细节上确实存在安全问题,现在停工的原因并不能排除此因素。
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析作业一、引言大跨度建筑是指横跨一定距离的建筑结构,通常用于体育馆、机场、展览馆等场所。
大跨度建筑的结构形式和建筑造型直接影响着其整体的设计风格和功能性。
本文将通过分析几个实际案例,来探讨大跨度建筑的结构形式和建筑造型。
二、实例分析1.鸟巢体育馆鸟巢是2024年北京奥运会的主要场馆之一,该建筑由于其独特的设计和大跨度的结构形式而备受瞩目。
鸟巢采用了网格状的结构形式,结构支撑系统以大量的钢材和钢索构成,形成了像鸟巢一样的外观。
这种结构形式使得鸟巢能够跨越大距离,同时又能够承受复杂的力学负荷。
建筑造型方面,鸟巢采用了流线型的造型,形象生动地展现了建筑的力学特点和灵活性。
2.在野外博物馆在野外博物馆是位于美国亚利桑那州的一个知名景点,该建筑展示了独特的结构形式和建筑造型。
在野外博物馆的结构形式采用了大跨度的钢结构,构建了一个拱形天篷状的建筑。
这种结构形式使得建筑可以跨越大距离,同时又能够保持建筑的稳定性和坚固性。
建筑造型方面,该建筑外观简洁大方,与周围的自然环境相融合,给人一种和谐、自然的感觉。
3.埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔是法国巴黎的一座标志性建筑,以其独特的结构形式和建筑造型而闻名于世。
该建筑采用了大跨度的钢结构,通过各种大小不同的钢材构成。
这种结构形式使得建筑能够跨越大距离,同时又能够承载大风荷载和重力负荷。
建筑造型方面,埃菲尔铁塔外观造型美观,线条流畅,给人一种轻盈、优雅的感觉。
三、结论通过上述实例的分析可以看出,大跨度建筑的结构形式和建筑造型是相互关联的。
合理的结构形式可以支撑大跨度建筑的功能和安全性,而独特的建筑造型则能够突出建筑的设计风格和艺术性。
在大跨度建筑的设计中,需要考虑结构形式和建筑造型的协调性,以达到功能与美观的统一未来,随着科学技术的进步和建筑设计理念的不断发展,大跨度建筑的结构形式和建筑造型将会更加多样化和创新化。
我们可以期待更多独特的大跨度建筑出现,为人们创造更好的空间体验和艺术享受。
A Study of Intelligent Stadiums: the City of Manchester StadiumZhen Chen(The University of Reading, Reading, RW6 6AW, UK)Ju Hong(Beijing Institute of Building Engineering, 1 Zhanlanguan Road, Beijing, 100044, China)Heng Li; Qian Xu(The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China)Abstract: This paper provides a case study of the City of Manchester Stadium based on relevant literatures, based on a comprehensive description of multidisciplinary, cross-sectoral and future-oriented requirements and operations in the design of modern intelligent sports buildings. The successfulness of the City of Manchester Stadium gives constructive experience and knowledge for the building professions including architecture, building structure, building services, construction, and facilities management, etc. In addition, this paper is valuable for developing intelligent sports buildings in China.Keywords: Intelligent building; Stadium; Manchester英国曼彻斯特智能体育场案例分析陈震1;洪桔2;李恒3;徐骞4摘要:本文在总结国内外相关文献的基础上,通过对英国曼彻斯特新体育场的案例分析,较完整地介绍了的当代国际智能体育建筑对于多学科多专业知识与合作的具体要求,为建筑学、建筑结构、建筑设备、建筑施工和建筑管理等专业领域的在体育场馆智能化建设中的有效合作提供了若干富有建设性经验总结。
南昌文体中心大跨钢结构设计与分析3篇南昌文体中心大跨钢结构设计与分析1南昌文体中心大跨钢结构设计与分析引言:南昌市是江西省的省会城市,也是一个历史悠久的文化名城。
南昌市政府为了打造一个全新的城市文化中心,决定在市中心区域建造一个高品质的文体中心。
在大量研究调查之后,市政府决定建造一个大跨度的钢结构建筑。
为了确保该建筑可以长期稳定使用且安全可靠,对其进行了详细的设计与分析。
一、建筑的基本情况南昌文体中心建筑总面积为24,000平方米,分为两个部分:文化展示区和体育健身区。
其中,文化展示区的建筑面积为15,000平方米,主要包括音乐厅、剧院、艺术馆等建筑;体育健身区的建筑面积为9,000平方米,主要包括游泳馆、设施齐全的健身房、篮球馆、乒乓球馆等建筑。
两个部分之间的联系主要靠大型广场和缓坡地形实现。
建筑的设计方案是采用钢结构建造,由于它的高强度、可塑性、重量轻、自重小等优点,被视为是承载大跨度建筑的理想选择。
此外,钢结构具备模块化、工序规范、制造工艺可自动化等优势,能够加快施工进度,从而保证建筑的安全、实用性和经济性。
二、建筑的结构设计该建筑的大跨度钢结构共采用了七种不同类型的结构形式,每种形式针对不同的跨度和空间形态进行适配,同时结合了建筑的美学设计,使建筑更显生动、精美。
1、主梁结构主梁结构是该建筑钢结构中最重要的组成部分之一。
主梁结构被分为三个跨度:48米、72米和96米,并采用了不同的主要材料,以满足建筑的各种要求。
48米跨度的梁结构主要采用了方管,而72米和96米的梁结构则采用了钢桁架结构。
此外,为了保证该建筑的受地震力保持在安全范围内,主梁结构还配备了各类稳定装置,使得建筑受力更加均衡和稳定。
2、柱子结构该建筑的柱子结构系统采用了多孔式构造,每根柱子的截面呈T型。
柱子的路径被设计得非常优美,既保证了功能性,又符合现代建筑中的时尚审美。
该建筑的主要外立面立柱呈“8”字形,是整个建筑的亮点,也是建筑的主要设计特色之一。
案例5 体育馆防火案例分析一、情景描述为承办每年全省高校运动会,某高校新建一栋体育馆,由主体建筑和附属建筑两部分组成,主体建筑为比赛馆,附属建筑为训练馆,建筑高度为23m,总建筑面积为1.70万m2,采用框架及大跨度钢屋架结构体系,耐火等级二级。
比赛馆为单层大空间建筑,可容纳观众席4446个,其中固定席3514个,活动席932个;其比赛场地共设有8个净宽均为2.20m的疏散门,其中两个疏散门与比赛馆直通室外的门厅连通,6个疏散门与附属建筑的疏散走道连通;其观众厅共设有12个净宽均为2.20m的疏散门,其中6个疏散门与比赛馆直通室外的门厅连通,6个疏散门与附属建筑地上一层屋顶室外平台连通;比赛场地和观众厅内任何一点到达疏散出口的距离均不超过30m。
训练馆地上2层,局部1层,内设有篮球、游泳、乒乓球、健身等训练用房,设有两部楼梯净宽均为 1.40m的敞开疏散楼梯间。
该体育馆共设有6个防火分区;其中,最大一个防火分区的使用功能为比赛场地及观众厅,其建筑面积为5000m2;每个防火分区均至少设有两个安全出口。
该体育馆按有关国家工程建设消防技术标准配置了室内外消火栓给水系统、自动喷水灭火系统等消防设施及器材。
二、思考题单项选择题1.观众厅、比赛厅或训练厅的安全出口应设置( )。
A.甲级防火门B.乙级防火门C.丙级防火门D.丁级防火门2.比赛训练大厅的顶棚内可根据顶棚结构、检修要求、顶棚高度等因素设置马道,其宽度不应小于( )m。
A.0.65B.0.70C.0.75D.0.803.体育馆疏散门的净宽度不应小于( )IT1。
A.1.10B.1.20C.1.30D.1.404.体育馆固定座位应采用烟密度指数( )以下的难燃烧体材料制作。
A.5B.10C.20D.505.比赛和训练建筑的灯控室、声控室、配电室、发电机房、空调机房、重要库房、消防控制室等部位采用耐火极限不低于( )h的墙体和耐火极限不小于1.50h的楼板与其他部位分隔,门、窗的耐火极限不应低于1.20h。