[分享]环索屋盖结构体系简述

作者:峰霖 时间: 2020-08-27 08:08 阅读:

  构造中力的传送途径应该是明晰可见的。只要当建筑用材与构件截面在方式上不被强迫规则的时分,才可对构造体系停止开展,针对构造本身特性停止相应地设计与建造。本文将向大家引见由sbp公司首创而且不时在众多的体育场馆中设计中频繁采用,并分离不同项目环境条件下不时创新开展的典型轻型构造体系——环索屋盖构造体系及由其设计的一些采用该构造体系的世界著名体育场。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  一、环索屋盖构造nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  预应力钢索能够在消耗很少资料的状况下完成很大的构造跨度,但关于索网构造而言,其对应于索的锚固而产生的造价会很高。钢索端部的锚固是完成索网构造款式多样化的前提,但是这需求消耗大量的锚固根底,索网扣件、锚固件等。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  环索屋盖构造充沛发挥了预应力钢拉索构造的优秀特性且躲避了其短处,其构造结构相似于轮辐。轮辐由截面较薄的轮辋构造,大量辐条和一个中央轮轴组合而成。刚度很小的轮辋在单独工作的时分很小的外力就能够让其产生屈曲。经过辐条的预张拉后,轮辋的刚度则得到了很大的增强。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  在环索屋盖构造中,构造外圈设置的封锁的压环担起了轮辋的角色,构造内圈的封锁预应力拉环则起着相似于中央轮轴的作用。压环和拉环之间经过按一定间距布置的径向拉索衔接。拉环中的预应力在放射状散布的径向拉索上产生拉力。径向拉索内的拉力传送到外环上在外环内部产生压力。预应力在这一轻型构造中的的作用就是进步整个屋盖构造的刚度 ,从而减小屋顶构造的位移和屋顶的振动以及非平均荷载下的抗压环弯曲变形。拉索不但能够向抗压环传送荷载而且能起到稳定抗压环的作用。最终拉环、压环与其间的钢拉索一道构成了该内力自均衡的“自锚”方式环索屋盖构造。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  依据实践项目屋盖外型、屋面掩盖材质等的不同,环索屋盖构造体系演化出了两个压环一个拉环、一个压环两个拉环、一个压环一个拉环等不同的类型以满足建筑需求。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  二、巴西马拉卡纳体育场nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  巴西马拉卡纳体育场是为1950年巴西世界杯而兴建的一座足球场,它在建成时可以包容20万名观众观看球赛,是当时世界上最大的体育场。马拉卡纳的名气,不只仅来源于它的范围,马拉卡纳同时见证了许多顶级赛事、顶级球员辉煌时辰以及足球史上的一些难忘霎时。球王贝利在马拉卡纳体育场打进了他效能巴西国度队的第一个进球,也是在马拉卡纳体育场打进了他为国度队效能的第1000个进球。1950年7月16日,相当于里约热内卢1/10人口数量的观众涌入了马拉卡纳体育场,含泪在本人家门口见证了巴西队在世界杯决赛上以1:2输给了乌拉圭。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  为了迎接2014年世界杯以及2016年夏季奥运会,马拉卡纳体育场于2010年3月开端重修工程。马拉卡纳体育场需求做出一系列的改造以满足国际足联对世界顶级赛事举行体育场的相关请求。体育场的上层观众席被停止了加固创新,而下层的观众席则直接停止了撤除重建以确保更好的观赛视角。关于当时的马拉卡纳体育场重修工程,其中的一个主要问题是屋顶:其混凝土构造的悬挑屋盖只可以最大限度地为现场45%的坐席起到遮挡作用。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  一开端的时分,设计师打算保存既有的屋盖构造并将其向体育场内侧停止加固延伸。但是很快他们发现这些曾经建造了半个世纪之久的混凝土悬挑梁既无法被加固,也无法继续提供足够强度满足当前构造需求。同时,原有构造上再建造新的屋盖构造也被否决了,由于这样会改动体育馆的外观,这是不被允许的。最终sbp的工程师提出一个环索屋盖构造处理计划,这个屋盖在构造高度是如此的小以致于它能够作为一个整体嵌入原混凝土构造而不改动这个世界出名的足球场的外观轮廓。马拉卡纳球场的环索屋盖构造由一个外圈压环,三个拉环以及两者之间的径向拉索组成。为了放置该环索屋盖,旧的混凝土屋盖悬挑梁被移除。对应于下部混凝土构造环形布置的60根混凝土柱,环索屋盖构造也分红了60个单元,其截面尺寸为1m x 2m的外圈压环就放置于混凝土柱顶。这60个衔接节点中有52个是不传送横向力的,风荷载等惹起的程度力仅经过4对对角切向布置的锚固件传送给下部混凝土构造。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  ▲马拉卡纳体育场 – 改造前nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  ▲马拉卡纳体育场–改造后nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  新建的屋盖构造经过径向距内环1/3跨度的位置设置飞柱的方式来增强整个屋盖构造的稳定性和刚度,构造中引入飞柱后得到了相似十分外形的索桁架构造,在索桁架的外最外侧为压环,而在剩余的三个内部的角点上则均为环形索构成的拉环。这个高度到达13.5米的梭形飞柱上还设置了检修马道及其他的设备。这个各处均向内悬挑了68米的屋盖的总重量为4000吨,而每平米的用钢量在90千克左右,因而本构造是名不虚传的轻型构造。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  ▲马拉卡纳球场-飞柱及索桁架表示nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  © sbp/Marcus BredtnqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  © sbp/Marcus BredtnqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  建筑师:gmp- Von gerkan Mark und partnernqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  看台构造设计-Daniel Fernandes.nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  业主方:EMOP, Rio de JaneironqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  构造方式:轮辐式工作原理的环索屋盖nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  长度:295m宽度:258mnqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  面积:46,500m2座位:77,000个nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  完工时间:2013年6月nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  三、乌克兰国度奥林匹克体育中心nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  位于乌克兰的基辅国度奥林匹克体育场的前身叫做 “列夫托洛斯基红馆”。在20世纪20年代初,基辅当地建造了这座“红馆”用以举行第二届全乌克兰奥林匹克运动会。建造完成至20世纪末,这座体育馆几经改名和修整重建。2007年,波兰和乌克兰结合申办欧洲杯胜利,并决议将决赛场地设置在乌克兰的首都基辅,于是基辅市在原体育场既有构造的根底上改造建立了基辅国度奥林匹克体育场。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  基辅国度奥林匹克体育场-改造前(photo by: René Hoeflaak)nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  基辅国度奥林匹克体育场保存了大局部建于1968年的的原混凝土看台构造,屋盖构造则经过设置在看台构造外围的钢构造立柱停止支撑,这样防止了将屋盖构造的自重和接受的外力直接作用到原混凝土构造及其下部根底上去。钢构造立柱的数量以及空间布置遵照了原看台构造混凝土柱的布置准绳,原构造的80条径向轴线上对应设置了80根支承屋盖的钢构造柱。在钢构造立柱上,采用了设置2个外圈压环和1个内圈拉环的轻型环索屋盖构造,屋盖顶部经过张拉膜停止掩盖。关于该体育场,由于设置了环绕足球场的跑道,且该跑道在长轴方向为长直线,在短轴方向为半圆弧,这样的设置在一定水平上定义了整个体育场的几何外形,而如此的几何外形关于拉压环构造来说较为不利,由于该几何外形的曲率变化较大,而拉压环的曲率对构造内力有很大的影响。关于这种状况,构造设计师将支承屋盖的钢构造柱设计成了在半柱高位置向内折的折线方式,且关于沿体育场长轴两侧布置的钢构造柱,其折角较小,而关于沿着体育场短轴两侧布置的钢构造柱,其折角则较大,如此一来,较之体育场内场的几何外形,钢构造柱的顶点闭合环和中间折点闭合环的在几何曲率上有了更好的连续性,而这两个闭合环即能够很好的作为屋盖构造的两个外圈压力环。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  ▲折线形钢构造梁以及上下两个压环(图片来源:Jaeger F., Next 3 Stadia (p.100),2012)nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  © gmp ArchitektennqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

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  建筑师:gmp- Von gerkan Mark und partnernqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  业主方:National enterprise Olympic NSCnqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  构造方式:轮辐式工作原理的环索屋盖nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  长度:306m宽度:236mnqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  高度:65m座位:68,000个nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  完工时间:2011年5月nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  四、加拿大卑诗省体育馆nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  加拿大卑诗省体育馆在1981年到1983年间建造完成并于1983年6月19日正式开放。其开端建造时是为了用作不列颠哥伦比亚雄狮队和温哥华白帽队的主场。建成时这座体育场的屋盖构造为气承式膜构造穹顶,在当时该穹顶屋盖是世界上最大的之一。该穹顶构造屋盖在2010年和2011年间的创新工程中被环索屋盖构造替代。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  思索到现有的下部看台构造以及业主希望创新后的体育场成为温哥华市区的一个地标的想法,轮辐式环索屋盖构造的被选中做为了屋盖的交换计划。关于卑诗省体育馆的环索屋盖构造,径向钢索向外衔接于36根巨型的立柱,而这些立柱则沿着体育馆外边线设置于原构造之上。整个屋盖构造由一个外压环和一个内拉环组成,整个构造能够提供足够的刚度以接受温哥华地域200 kg/m²的雪荷载。在该屋盖构造的内圈,还设置了另一个可开合式的膜构造屋顶,这个膜构造屋顶的开合用时约为10分钟。屋盖上铺设的透光率较大的面积达9500 m²的ETFE膜对建筑外观及建筑内部采光都有了很积极的影响。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  © Michael ElkannqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  建筑师: Stantec, VancouvernqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  业主方:BC Place, VancouvernqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  协作单位:Geiger Engineers (engineer of record: David Campbell)nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  长度:261m宽度:220mnqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  固定屋盖面积:32,500m2可开合屋盖面积:8,500m2nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  座位:56,000个nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  五、完毕语nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  环索轻型屋盖构造体系从第一次由sbp构造工程师设计研讨并在大型体育场馆中得以应用,到迄今在大多体育场馆的屋盖构造体系中得以不时衍生开展,在处理大跨需求的前提下,能够在最大水平上完成场馆内无柱空间和简直毫无遮挡的体育场内部视野。此外,由于大量采用了索、膜等资料,其构造效率,环保性和经济性也具备极强的优势,从工程界来推进社会向行进步,极具意义。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  在中国,sbp构造师事务所陆续在深圳宝安体育场、东莞体育中心、苏州工业园区体育中心、海口五源河体育场等项目上均采用了基于轮辐构造原理的屋盖构造。其中前三者作为闭合屋面请求的体育场,采用的是具备自锚特性的环索屋盖构造体系;而关于海口五源河体育场,基于其月牙形的屋盖外形请求,将构造由自锚变换为屋盖支座锚入下部构造。不同的项目,依据详细的边境条件停止相应调整,可是,构造设计自身都应该是在基于充沛了解构造原理的状况下停止的。正由于秉承这一准绳,面对不同的项目背景,灵敏的运用创新,才会使得环索轻型屋盖构造在不同体育场馆上以丰厚多变的姿势展示给世人。nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  (来源:sbp施莱希工程设计咨询 作者:曹旭-sbp如有侵权请联络删除)nqM七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

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