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军运会建筑硬核技术揭秘!

发布日期:2019-10-28 作者: 点击:

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金秋十月,全世界看中国,全中国看武汉。第七届世界军人运动会(简称“军运会”)在江城正如火如荼地进行着。


据悉,承担军运会开闭幕的主会场——武汉体育中心体育场,以及武汉五环体育中心、武汉体育中心二期体育馆、武汉光谷国际网球中心、全民健身中心等重要比赛场馆,均由中信建筑设计研究总院有限公司(以下简称“中信设计”)设计或改造,为军运会的筹办做出了重要贡献。

好的建筑作品应该是建筑和结构的完美融合。在如此闪耀的时刻,为保障军运会相关赛事的顺利进行,这些军运会建筑在结构设计方面究竟包含了哪些关键技术呢?
 

武汉体育中心体育场


武汉体育中心位于武汉市经济技术开发区,改造工程包括主体育场综合改造,体育馆、游泳馆设备升级,以及环境绿化整体提升工程。

本项目于2019年建成,承担第七届世界军人运动会开、闭幕式以及比赛任务。

本项目结构设计亮点体现在以下5点:

1、体育场蓬盖张力式索膜结构助力灯光亮化效果
篷盖采用大悬挑预应力索桁-整体张拉式索膜结构,由伞状膜结构单元组成。东西侧看台每侧18个膜单元,南北侧看台每侧14个膜单元,总共64个膜单元。每个膜单元承担结构自重、屋面活荷载、检修荷载,大悬挑预应力索-桁架体系承受音响、灯光、马道等悬挂荷重。膜材采用米白色PTFE,因其透光不透明的特性,使得体育场在夜景灯光下显得美轮美奂。

2、双层悬索承重威亚结构

为保证实施开幕式仪式导演创意方案和演出要求,需设置体育场空中威亚系统,而现有蓬盖无法满足其承载要求,因此设置了独立于现有蓬盖的双层悬索承重威亚结构。

根据新增威亚系统的高度和使用功能要求,结构形式采用钢桁架立柱+双层承重悬索+锚索结构。在双层承重悬索两端设置钢桁架立柱,立柱之间采用钢桁架连接,增加结构整体性。承重悬索跨度约380m,南北两端锚索跨度约40m,钢桁架立柱高度约68m。整个威亚结构可承受垂直荷载1430kN,水平牵引荷载2600kN,保证了导演组“丝绸之路”的表演效果。

3、火炬塔造型的结构实现

火炬塔造型新颖、独特,复杂程度高。结构设计采用Grasshopper软件找形,3D3S软件结构计算分析,结构设计组与其他专业组设计人员一道攻克了通过BIM技术实现各专业空间数据整合的难题,实现了建筑艺术、空间结构、点火装置、机械控制、舞台美术、泛光亮化等一系列高新技术的完美结合。

4、地面舞台基础

根据导演创意方案和演出要求,需设置体育场地面舞台系统,分为中心升降舞台和周边固定舞台。其中,中心升降舞台大部分位于草坪部位。由于导演组对升降舞台基础提出了很高的设计要求,要满足在每个单元(单元尺寸4310X3550)均布线载偏载40kN/m产生的倾覆力矩作用下,在单元范围内的基础面最大沉降差不大于2mm的要求。为此,升降舞台基础采用了整体式井字梁条形基础,结合地基处理,保证了升降舞台的正常工作。

5、先进的加固改造技术

根据贵宾区接待要求,悬挑尺寸接近10米,原有西区看台悬挑尺寸远不能满足使用要求。结构设计通过拆除原钢筋混凝土悬挑部分,改为采用钢结构梁实现大悬挑,悬挑钢结构梁与保留的原钢筋混凝土框架柱的可靠连接是实现该悬挑的关键,结构在原钢筋混凝土框架柱上采用大厚度钢板包钢,节点合理利用现场条件采用周边环板实现悬挑钢梁翼缘与配重结构的可靠连接,实现了西区看台近10米的大悬挑结构。
项目名称:武汉体育中心综合改造工程

武汉五环体育中心


武汉五环体育中心(原东西湖体育中心建设项目)位于湖北省武汉市东西湖区吴家山,金山大道以北、临空港大道以西。项目由体育场、体育馆、游泳馆三部分组成,建设用地面积158123.40平方米,净用地面积138341.32平方米,总建筑面积144160平方米。

本项目于2019年建成,荣获第十三届中国钢结构金奖。军运会期间,承担乒乓球、游泳、水上救生等赛事。

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由于每个体育场馆的结构体系不同,场馆间采用防震缝分开。

1、结构形式
(1)体育场
主体育场由下部看台主体结构和屋盖钢结构组成。主体结构地下局部1层,地上共5层,高度为32.995m;体育场屋盖钢结构平面近似为椭圆形,南北向跨度约237.7m,东西向跨度约205.9m,屋盖结构最高点标高为44.958m。


钢屋盖为车幅式索承网格结构,上弦结构由72榀径向梁,径向梁末端为桁架结构;环向为1圈外环向钢梁和1圈内环桁架组成,屋盖下弦结构由环向和径向拉索组成。

(2)体育馆

体育馆主体为混凝土框架结构,屋盖为张弦网格结构,地上共4层,屋盖钢结构平面为椭圆形,长度方向约155.6m,宽度方向约为93.6m。


钢屋盖为张弦网格结构,主要由13榀横向平面张弦梁、1道纵向桁架、1道环向钢梁以及环向圈梁以外的悬挑结构组成。屋盖结构中,横向张弦梁最大跨度约94m,最小跨度约61m,纵向桁架最大高度约8.3m;屋盖下弦结构由横向拉索组成。
 

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(3)游泳馆

游泳馆主体为混凝土框架结构,屋盖为张弦网格结构,地上共4层,屋盖钢结构平面为椭圆形,南北向跨度约87.9m,东西向跨度约为133.7m。


钢屋盖为张弦网格结构,主要由7榀横向平面张弦梁、1道纵向桁架、1道环向圈梁以及环向圈梁以外的悬挑结构组成。屋盖结构中,横向张弦梁最大跨度约87.9m,最小跨度约65.4m,纵向桁架最大高度约7.4m, 屋盖下弦结构由横向拉索组成。

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二、项目特点


体育场屋盖采用大跨度车辐式索承网格结构,体育馆、游泳馆屋盖采用空间张弦网格结构,结构构件均轻盈美观,“一场两馆”构成飘带形,而整个屋盖造型如凌空腾飞的凤凰展开双翅。边部呈弧形的预制看台为国内首例。

场馆的钢结构造型独特,根据自行车车轮研发出的车幅式索承网格结构,在国内同等规模体育场中,这种结构技术领先,钢材用量最少,绿色环保省材,轻盈的索结构美观大气,摆脱了传统大型体育场馆笨重压抑的刻板形象,完美实现了建筑创意。

项目名称:武汉五环体育中心

项目业主:武汉临空港体育发展有限公司

建设地点:湖北武汉

设计时间:2017年

建成时间:2019年

设计单位:中信建筑设计研究总院有限公司

结构设计团队:李治(结构专业负责人)、涂建、尹述荣、曹凯、王红军、胡亮、许平平等


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