预应力弦支穹顶结构
羽球馆的张弦穹顶结构到底结实不结实?
其实,无论在国内外,张弦穹顶结构的理论都已得到过 验证,并收到了相当理想的效果。国际空间结构协会主 席、日本建筑学会理事川口卫教授就曾设计过一个张弦 穹顶结构的场馆,被他视为得意之作。此后,天津开发 区的一个小型社区体育馆也尝试了这种造型。这两座建 筑的张弦穹顶结构直径都只有30多米。而工大体育馆, 要挑战的是需要5道环索、直径为93米的庞然大物。这 么大的穹顶结构,靠什么来支撑?
极限承载力系数
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让我们来看看工大体育馆的数字:穹 顶的极限承载力系数达到3.2,也就是 说,它能够承受设计荷载3.2倍的重量, 一般建筑的极限承载力系数达到1就安 全。验证的数据表明,取“轻”也能 达到更好的效果。
刚柔并济、柔中带刚的预应力弦支穹顶结构
奥运球馆模型试验
实验开始前,先要将重要节点和构件接上“传感 器”,再连接到试验现场的两台计算机上。别看只有 5道环索,因为中间有钢管相连,牵一发而动全身, 每一步微小的调整都需要慎之又慎。之后分三次加重, 动力静力实验还要穿插进行。一轮测试下来,至少要 一个星期。
施工中遇到的难题
1.由于屋盖跨度较大,没 有现成的工程经验可以借 鉴,所以施工难度较大, 施工过程异常艰难。 2.单根索预应力张拉值最 大要达到250吨(世界最 大双向张弦结构的国家体 育馆单根拉索预应力张拉 值为120吨),故施工风 险很大。 施加预应力的方法为张拉环向索,并且 分三级张拉,张拉采用以控制张拉力为 主、监测伸长值为辅的双控原则;张拉 顺序为:第一级由外向内张拉至设计张 拉力的70%,第二级由外向内张拉至设 计张拉力的90%,最后由内向外张拉至 设计张拉力的110%。
像一张大渔网
穹顶俯视图
北京工业大学体育馆简介
北京工业大学东南角的北京奥运会比赛场馆不声不响地完成了世界 上最大的穹顶钢结构建设。没有鸟巢的雄浑,没有水立方的灵动, 但只要来到羽球馆、了解羽球馆的人,无不为工大体育馆“轻巧” 而赞叹 。 内层直径93米、外层直径98米的穹顶,再加上两侧悬挑出来的两翼, 其用钢量不到1200吨,相当于每平米60公斤。而鸟巢的用钢量每平 米在400公斤左右,水立方每平米也有200公斤。
预应力拉索
在穹顶结构中,连接5道环索的,是编织成渔 网般的钢管。而在这编织结构中,有102个万向 可伸缩节点。所谓万向可伸缩节点,就是将环 索和“渔网”交叉点的“死扣”改成“活扣”。
而“活扣”的作法,就是将固定节点分成两半 ,顶部固定的部分开凹槽,而底部的一部分则 做成半球状,类似于人的关节。两个一套,受 力性能更好,对建筑来讲更安全。
远景
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一切的成功绝非偶然, 需要我们不畏艰难,勇 往直前!
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最后衷心祝愿在座各位能 在建筑行业或是自己的领 域里干出一番大事业。
效果图1
效果图2
鸟瞰图
预应力弦支穹ห้องสมุดไป่ตู้结构
北京工业大学体育馆
建工092班 孙悦
何为预应力弦支穹顶结构?
弦支(张弦)穹顶是基于张拉整体 概念而产生的一种预应力空间结构, 具有受力合理、造价经济和效果美 观等特点。通过2008年奥运会和 2009年全运会等大跨度体育馆的建 设,弦支穹顶这一新结构体系的优 势得到充分体现。
北京工业大学体育馆(北京奥运会羽毛球、艺术体操比赛场馆)