结构选型案例分析之北京工人体育馆
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北京工人体育场看台混凝土结构振动特性现场试验研究北京工人体育场是中国著名的体育场馆之一,为了确保体育场的安全和稳定性,对其结构的振动特性进行研究具有重要意义。
本文通过对北京工人体育场看台混凝土结构进行现场试验研究,以探讨其振动特性和影响因素。
一、引言体育场是承载大型体育赛事的场所,其结构的安全性和稳定性对于保障观众和运动员的安全至关重要。
而体育场的看台作为承载观众的部分,其结构振动特性是影响体育场安全性的重要因素之一。
通过对北京工人体育场看台混凝土结构进行现场试验研究,可以为类似场馆的设计提供重要参考。
二、试验方案1.现场试验布置本次试验选择了北京工人体育场主看台作为研究对象,设置了多个测点来测量不同位置的振动响应。
试验选取了不同观众密度、不同运动负载和不同激励条件下的工况进行测试,以全面了解混凝土结构的振动特性。
2.试验参数试验参数包括振动频率、振动加速度、结构响应等,通过现场测试设备进行实时监测和记录。
试验期间,对振动响应进行分析和处理,得到相应的振动特性数据。
三、试验结果1.振动频率通过现场试验可以得到不同位置的振动频率分布情况。
研究发现,不同位置的振动频率存在差异,主要受到结构形式和材料特性的影响。
2.振动加速度试验中对振动加速度进行了测量和记录,研究发现,在不同工况下,振动加速度的大小和分布存在差异。
振动加速度过大可能导致结构的破坏,因此对振动加速度的研究具有重要意义。
3.结构响应通过试验可以获取结构的响应信息,包括位移、速度和加速度等参数。
分析研究发现,不同工况下结构响应的差异较大,这与观众的运动负载和激励条件有关。
四、影响因素分析1.结构形式体育场看台的结构形式对其振动特性有一定影响,例如双曲面结构的振动频率较高,而圆锥形结构的振动频率较低。
2.材料特性试验研究还发现,混凝土的强度和刚度也会影响结构的振动特性。
强度越高,结构的刚度越大,从而会引起振动频率的增加。
3.观众密度和运动负载观众密度和运动负载也是影响体育场看台振动特性的重要因素之一。
案例一:美国亚特兰大体育馆(佐治亚穹顶)索穹顶结构索穹顶结构是20世纪80年代美国工程师盖格(Geiger)发展和推广富勒(Fuller)张拉整体结构思想后实现的一种新型大跨结构,是一种结构效率极高的张力集成体系或全张力体系。
它采用高强钢索作为主要受力构件,配合使用轴心受压杆件,通过施加预应力,巧妙地张拉成穹顶结构。
该结构由径向拉索、环索、压杆、内拉环和外压环组成,其平面可建成圆形、椭圆形或其他形状。
整个结构除少数几根压杆外都处于张力状态,可充分发挥钢索的强度,这种结构重量极轻,安装方便,经济合理,具有新颖的造型,被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。
1992年,美国工程师李维(M.P.Levy)和T.F.Jing对盖格设计的索穹顶结构中索网平面内刚度不足和易失稳的特点进行了改进,将辐射状脊索改为联方型,消除了结构内部存在的机构,并取消起稳定作用的谷索,成功设计了佐治亚穹顶(Georgia Dome)(1992年建成,椭圆形平面,240.79m*192.02m),成为1996年亚特兰大奥运会的主体育馆屋盖,用钢量不到30kg/m²。
佐治亚穹顶体育馆位于亚特兰大的中心地带,1992年作为美国橄榄球联盟亚特兰大大猎鹰队的主场开放。
该馆因成为1996年奥运会主体育场馆,是世界上最大的电缆支撑穹顶形体育馆。
佐治亚穹顶,是目前世界上最大的索穹顶结构,双曲抛物面型张拉整体索穹顶结构,由美国工程师列维等设计,是1996年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构,其长轴为240米,短轴为193米,为钻石形状,曾被评为全美最佳设计。
整个结构由联方型索网、三根环索、不连续撑杆及中央桁架组成。
佐治亚体育馆的结构是一个空间桁架,其底部弦杆由环形索代替。
这个屋顶为240m*193m的椭圆形,是同类索膜结构中世界上最大的。
它由涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维膜覆盖。
屋面呈钻石状,看上去象水晶一般。
整个屋顶由7.9m宽、1.5m厚的混凝土受压环固定,共52根支柱支撑着700m周长的混凝土受压环,钢焊接件被预埋进受压环内,以提供26个屋顶连接点。
北京工人体育场改建工程钢结构关键施工技术研究摘要:以北京工人体育场改建工程为例,对其钢结构关键施工技术做了详细介绍。
北京工人体育场屋顶为拱壳结构,针对该结构施工中面临的结构安装面积大、施工作业面广、高空作业量大等难题,采用带中心压力环大开口拱壳内外环同步安装施工方法。
通过采用格构钢柱临时支撑、内环梁和外环梁分段吊装、主拱肋吊装、钢结构合拢及卸载等关键技术,达到了体育场设计安全、优雅、适用、经济的目的。
关键词:北京工人体育场;钢结构;拱壳结构;关键施工技术0引言随着经济和科学技术的高速发展,许多大型体育场馆都采用了大跨度空间结构,其具有建筑造型独特、受力合理、空间利用率高等优势[1-2]。
钢结构拱壳结构因其良好的静力及抗震性能而在大跨度空间结构中得到广泛应用[3-4]。
钢结构拱壳包含拱支单层网壳、拉索杂交网壳、弦支拱壳等,多为闭合屋盖的结构形式[5]。
专业化体育场馆既需要敞开的观赛环境,又需要对观众坐席进行遮挡,避免日晒及雨淋,提供现代化舒适的观赛环境,而现代化体育场馆屋盖很适用于开口拱壳结构形式。
本文以北京工人体育场改造复建工程为对象,采用一种带中心压力环大开口拱壳结构。
解决了场地占用大、无法交叉作业、起重机械要求高等问题,减少了高空焊接工作量,提高施工效率,可为类似工程提供参考。
1北京体育工人体育场改建工程概况北京工人体育场原设计未考虑抗震设防,结构材料的强度也较低,基础为木桩加毛石基础。
对这一已使用超过60年的标志性建筑,要使其满足高等级国际足球比赛的需求,其改建工作面临着巨大的挑战[6]。
2020年7月,北京市工人体育场启动保护性改造复建,北京工人体育场改造复建项目位于北京市朝阳区工人体育场内,主体建筑面积约64000m2,改造后建筑总面积为385000m2。
屋顶罩棚钢结构采用大开口单层拱壳结构,该结构包括受拉外环梁、受压内环桁架、主拱肋、交叉斜撑及内悬挑钢梁等。
结构平面长轴271m,短轴205m,最大悬挑跨度约74m,屋盖投影覆盖所有低区看台,可给观众提供舒适、视野开阔的平台。