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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。
场地设计实例分析
——广州天河体育中心
一、基本信息
广州天河体育中心坐落于市区的东部，地处广州市金融商业中心地带，与广州火车东站、中信广场及宏城广场、珠江新城连成广州新城市中轴线。
为举办第六届全国运动会，广东省、广州市政府投资3亿元建造的天河体育中心。
于1984年7月4日破土动工，1987年8月30日竣工，被誉为“一流速度、一流建筑、一流设备”的体育建筑，曾获得国家优秀设计一等奖、鲁班奖等。
总占地约58万平方米。
二、总平面布局
三、场地分析
天河体育中心占地54.54公顷，基地规整，近似长方形。
如何在大尺度的用地上确定有限的建筑位置，并有效控制整个场地，是该项目场地设计中要解决的关键问题。
设计者采用了垂直交叉的轴线控制整个基地，非对称布置建筑体量，两者相结合保证了建筑布局既有序又有变化。
中心体育场布置在轴线的交点上，长轴南北向。
体育馆、游泳馆及其附属设施分别位于基地的西南角与东南角，既与内部各区紧密相连，又保证单独使用时交通的独立性。
轴线中心的交通环与两个场馆自身的交通环共同组成该区有特色的交通系统。
大面积的绿地、宽阔通道及大尺度的体育场馆构成了开放、热烈的整体环境。
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。
