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1、“大跨空间结构”工程应用实例1.膜结构由张拉结构发展起来，是能覆盖大跨度空间的结构体系。 索膜顶棚采用连续的张拉式索膜结构体系, 总长度约 840m, 最大跨度约 97m, 膜面总投影面积约61000m2,展开总面积约65000m2,单块膜最大展开面积约1800m2,膜面单元一 般呈三角形。膜材采用A级PTFE膜。索膜结构边索单跨最大约80m,脊索最大跨度约 115m, 为大跨度柔性结构。膜顶主要由承重作用的脊索、边索和稳定作用的张拉膜构成, 1 根边索、2 根脊索和膜形成了三角形为顶面的倒锥台状,膜面为双向曲面, 膜焊缝主要沿经向 放射形布置。整个膜顶支承于外桅杆、内桅杆及阳光谷钢结构上。3
2、5.0000S离 00CT索膜结构模型倔）俯视图仪）轴测图世博轴剖面图索结构示意图II2烦M5和的1-| II I AWSVS | 帘丿 :脚m.一 9M00. 坨 1D00簡 (5-S)顶棚平面图国家游泳中心又被称为“水立方”，位于北京奥林匹克公园内，是北京为 2008 年夏季奥 运会修建的主游泳馆，也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。工程占地62828m2，赛 时建筑面积79532 m2,建筑物檐口高度31m，基底面积177mX 177m，标准坐席17000个 （其中临时坐席约13000个，永久坐席4000个）。本工程主体结构设计使用年限100 年。“水 立方”的建筑外围护采用新型的
3、环保节能ETFE （四氟乙烯）膜材料，由3000多个气枕组 成，覆盖面积达到10万m2。这些气枕大小不一，形状各异，最大一个约9 m?,最小一个 不足1 m?。墙面和屋顶都分为内外3层，9803个球型节点、20870根钢质杆件中，没有一 个零件在空间定位上是完全平行的。“水立方”最大的设计特色是建筑中气泡和自由结构的 加入，使得形体上的极端简洁与表现上的极端丰富愈发相得益彰，体现出东方思想与现代的 契合。共由3000多个气枕组成，覆盖面积达到11万平方米的“水立方”膜结构，是世界上 规模最大的膜结构工程，也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。水立方上海世博日本馆，基地形状狭长而不
4、规则，长向两端最长距离约为115.5 米，宽度最大 约为60 米，基地面积为6448 平方米。展馆主体为地上2 层局部3 层，整个建筑由穹顶覆 盖，穹顶结构与各层楼板结构各自独立，穹顶采用钢骨空间网架结构，外表面装饰材料为双 层 ETFE 内充气膜。穹顶内为主要展示空间、多功能剧场及辅助空间，地下为地热架空层 雨水储存槽及泵房等。外部结构围护体系分为主网壳和小网壳，均采用单层钢结构网壳，网 壳外覆ETFE膜。主网壳长94.5米，宽51.9米，高23.85米，内设6根异性钢网壳柱支 撑。小网壳为椭圆行网壳长27 米，宽20 米，高11.5 米。内部结构体系采用带支撑的钢框 架结构，主体地上二层，
5、局部三层、四层，一层地下室。框架结构总高度为19.5 米。楼屋 面采用压型钢板组合楼板体系，舞台上部采用钢桁架结构。钢结构防火采用超薄型涂料，耐 火等级一级。2. 网格结构空间网格结构是由多跟杆件，按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结 构。网格结构包括网架和网壳，绝大部分网壳结构采用钢管或新型钢材制作。北京奥运会国家体育场，跨度为333mx297m，结构形式为微弯平板网架结构，结构特 点为屋盖主体结构是两向不规则斜交平面桁架系组成的椭圆平面网架结构，网架外形呈微弯 形双曲抛物面，由 24榀门式桁架围绕体育馆内部碗状看台旋转而成，屋盖支撑在24根不等 高的立体桁架柱上，柱距为37.
6、958m。北京奥林匹克体育中心综合体育馆，采用人字形截面两块组合型圆柱面网壳，并在屋脊设有斜向拉索，平面尺寸70mx83. 2m,矢高1 3. 5m,用钢指标60kg / m 2, 1 988年建 成。这是我国第一座复盖建筑面积最大的斜拉网壳。北京奥林匹克体育馆新加坡综合体育馆，采用两对曲线形的脊桁架和四块三角形网壳组成人字形剖面的屋 盖。该馆平面为菱形200mX 100m.支承在周边58根钢拄和两对内拄上.总复盖建筑面积 1 3750m2，用钢指标86kg / m2。1 990年建成。该网壳采用地面和低空拼装，并设置三道 铰线用千斤顶提升就位。在安装阶段.屋盖各部分之间驶边柱上、下两端均为铰
7、接。待施 工 完后再加以固定，这种由日本空问结构专家川口卫开发的所谓Pantadome施工法，曾在巴塞 罗那奥运会主体育馆网壳穹顶（平面尺寸106mX128 m）施工时采用。打诺架-同也建璘勺宜i址砰堆新加坡体育馆 中国国家馆的建筑面积为105879平方米，其结构体系为钢框架剪力墙结构体系，所用 钢材达2.3万吨。中间以四个混凝土核心筒作为主要的抗侧力及竖向承载体系，核心筒结构 标高为68米。每个核心筒截面为18.6米X18.6米，相邻核心筒外边距约70米，内边距33 米；屋顶边长为138米X138米。中国馆34米以下仅存在16根劲性钢柱，即每个核心筒的 四个角部设置截面为箱形（800X800
8、）的劲性钢拄，劲性钢拄从底板起始达60米，与屋顶 桁架顶高度相同。从33.75米起，采用20根巨型钢斜撑支撑起整个大悬挑的钢屋盖。巨型 钢斜撑底部与核心筒内的劲性柱连接，中间通过层层楼层钢梁与核心筒连接，顶部通过钢桁 架与核心筒连接，锚固于劲性钢柱上。为提供巨型钢斜撑底部的结构水平刚度，在33.15 米 处设置了劲性楼层（楼板内含钢梁）。 33米劲性楼层， 20道巨型钢斜撑及楼层与屋顶桁架层 共同构成了整个钢屋盖的主要受力体系，提供了各楼层的承载支托。中国馆3. 弦支穹顶结构弦支穹顶结构是由上弦单层网壳、下弦环索及径向拉杆、撑杆组成的空间受力预应力钢 结构体系。北京奥运会的国家体育比赛馆，跨度
9、为114mxl44. 5m,和跨度为51 mx63m的热身馆， 结构形式为双向张弦梁结构，结构特点为比赛馆钢屋架结构为单曲面双向张弦桁架钢结构 其上层为正交正放的平面桁架（横向18榀，纵向14榀），网格间距为8. 5m。上弦、腹杆采 用无缝圆钢管，节点为焊接球，下弦采用矩形管，铸钢节点连接，其下层为钢撑杆及双向预 应力空间张拉索网4。北京奥运会中的跨度为141 mxl05m的北京工业大学体育馆（奥运会羽毛球馆），结构形 式为弦支穹顶结构，结构特点为钢屋盖采用弦支穹顶结构体系，是一种将刚性的单层网壳和 柔性索撑体系组合在一起的杂交预应力大跨度结构体系，钢屋盖支撑于36根平面分布呈圆 形的混凝土柱
10、上，由上弦单层圆形网壳（直径93 m）、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成， 弦支穹顶的外沿部分钢结构悬臂梁沿环向呈放射状分布，通过混凝土柱顶环向空间桁架与弦 支穹顶连接。并通过下部看台混凝土与混凝土结构层连为整体。4. 悬索结构悬索结构由受拉索、边缘构件和下部支承构件所组成。1996年，在美国亚特兰大举办了第26届奥运会，其中跨度为240mxl92m的佐治亚穹 顶，结构形式为索穹顶，结构特点为“索+杆+大桁架+膜”椭圆形平面双曲线抛物面的张拉 整体穹顶，相比于1988年汉城奥运会体操馆和击剑馆，原辐射状脊索改为联方形索网。各个联方格内的屋盖表面采用马鞍形的双曲抛物面，同时取消了原先起固定作用的谷索，膜面 仅在骨骼单元表面张拉。详图
