五棵松体育馆

对“五棵松体育馆”工程结构体系的讨论分析一、 工程概况：五棵松体育馆位于五棵松体育文化中心（北京市海淀区五棵松地区），毗邻长安街，是包括五棵松体育馆、五棵松棒球场、文化体育设施以及作为公共服务的商业配套设施和为满足北京市西部社区居民商业、文化、体育和休闲的重要场所。馆内设有47间豪华包厢，10个售卖点以及两家餐厅。场馆的总面积是61591平方米，可容纳18000名观众。同时因为它是北京奥运会的重要体育场馆之一，所以国家也投入了相当的财力计划总投资7亿元人民币。建筑平面类似于一个方形，地下1层，地上6层，高度为27.86米。在二层以下采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，利用楼电梯间及管道井筒的墙体与框架梁柱组成框架剪力墙结构体系。在二层以上，由于建筑功能的要求，只能布置很少的剪力墙，为保证上部结构的整体刚度，在二层以上至屋顶桁架的下弦这一高度范围内沿建筑周边布置了8道柱间支撑，形成现浇钢筋混凝土框架剪力墙钢支撑结构体系。由于篮球馆的正负零（竞赛层）是在自然地平面以下，观众的出入处相对于比赛场地标高10米。为此，为了防止赛会期间的拥堵，特别设计修建了出入场桥疏散观众。赛时，观众将从各方向的场桥上进出。北京奥林匹克篮球馆东、西、北三面，六座与场馆进出口相连接的混凝土桥，这六座桥在建设上很有特色，普通的桥两端都是固定的，而与五棵松场馆连接的这六座出入场桥则只有一端是固定的。在建设时为了防止由于热胀冷缩使桥体出现裂缝，所以在出入场桥主梁与场馆进出口的连接处安装了可调活动支座，几厘米的调动区间可以对桥进行微调，使温度变形通过可调活动支座释放，进而避免裂缝的产生。同时在场馆的位置在自然地面之下，因此在四周做了由混凝土制成挡土墙设置，挡土墙的里面设有7座雨水泵房，周边建了8个蓄水池，可以收集雨水用来浇灌场馆外的花坛，也是篮球馆雨虹利用的重要组成部分。金光荡漾的北京奥林匹克篮球馆，其外立面是由一块块的铝合金板“贴”成的。在“贴”前，这些金色铝板还被进行了穿孔装饰，然后经过挂扣件和结构胶扣在玻璃肋上，从而形成错落有致的整体平面，给人一种波浪荡漾的感觉。在篮球馆外立面的顶部，金色铝板被“贴”成参差不齐的锯齿状，犹如熟透的麦穗般随风荡漾。在金衣的内部是玻璃幕墙结构，显得节能环保。因为在玻璃的表面经过了镀膜处理、彩釉处理和低辐射镀膜处理，使得玻璃的自洁能力和保温能力得到了相应的提高。二、 对水平结构体系的特点分析：桁架体系：比赛馆屋顶的轴线跨度为120120米，屋顶结构支撑于沿建筑物周边布置的二十棵柱子上。钢桁架间距12m，共有26榀。桁架截面共有7种形式，支座处高均为6.3m，跨中高度在6.3-9.3m不等。桁架截面为鱼腹式变高度受力桁架。根据建筑师对屋顶结构布置的要求，屋架采用双向正交桁架体系，特点是空间体型规则，外观简洁，并结合体育馆下部空间较大的优势，采用变高度桁架，跨中为9.3m。杆的布置上，除了边桁架采用了十字交叉形式外，其余各榀桁架如右图。端腹杆采用了下承式，以便将屋架受力更加直接地传给支座。其他的斜腹杆均布置成拉杆，直腹杆为压杆。这样的布置使受压杆件的长度较小，结构的受力更趋于合理，而且减少了钢材的用量。钢材构件截面的选取：上弦主要是受压，采用箱型截面可以提高构件的稳定系数。最大截面尺寸为500*600*40*40。下弦采用H型钢，最大截面尺寸为H500*800*30*50，并按照建筑师的要求将翼缘布置为竖直方向。在桁架与柱连接的支座采用了两种不同的处理方式：1）、桁架与四个角柱连接，采用了能够双向转动的固定铰支座，两个方向均不能滑动；2）、桁架与周围的其他16根边柱连接，采用了有弹簧限位的滑动支座。弹簧限位滑动支座的特点是沿桁架的切线方向（边框架平面内）可以转动和滑动。这样的支座布置在很大程度上减小了屋面桁架对柱的推力，同时又可以有效地控制桁架体系与其支承结构之间的水平力传递和屋面结构平面内变形。选取的支座弹簧线刚度为5000kN/m。在此刚度下桁架在设防地震作用下的最大水平位移不超过150mm。三，对竖向结构体系的特点分析：柱：根据设计要求, 首层至4层周边20根承重柱为高标准清水混凝土。其中, 1 200mm3 500mm的KZ1( 矩形柱) 共计16根, 1 200mm4 350mm的KZ2( 异形柱) 共计4根。柱顶标高均为28.600m, KZ1、KZ2在首层( 标高9.890m) 以上由连墙柱变为独立柱。首层和2层之间没有顶板, 此部分框架柱高7800mm。2层顶板处柱两侧有600mm1 800mm的框架梁。3至4层( 即上看台层) 框架柱高10 910mm, 顶板处柱两侧有400mm1 800mm的框架梁, 有柱间支撑处顶板厚180750 mm, 无柱间支撑处顶板厚180mm。柱受力钢筋为32、箍筋和拉钩为12, 混凝土强度设计等级为C40。墙：大部分的墙体主要是剪力墙结构，主要承受风力和地震产生的水平力为主，同时将力传送到下面的受力结构。混凝土框架剪力墙体系：在二层以下主要的受力就是混凝土框架和剪力墙。先是二层的楼板将二层以上的受力传给梁和剪力墙，其中梁的力传给柱，墙的则是直接传给下面的墙，最后柱的力传到柱下的独立基础和柱下的条形基础，而墙的力则是直接下传给墙下面的墙下条形基础和局部筏板基础。在二层以上部分主要是运用了混凝土框架钢支承结构体系。四，对该工程结构体系的优缺点的分析评价：优点：纵观五棵松体育馆的主要的结构体系，受力结构明确。从二层以上的受力有混凝土框架、少量的剪力墙和钢支承结构到二层以下主要靠混凝土框架和剪力墙来受力，最后传到基础体系。缺点：上下两部分的结构体系是不一致的，这样会造成受力上的传递变得复杂，从而把结构的整体性变得不是很连贯。而且屋顶大跨度的桁架结构体系也造成了施工上的难度。五，小结：从五棵松体育馆的一些结构上的概念设计中，我更加深入的了解了体育馆的内部不为人所见的结构构造。比如对混凝土框架体系、剪力墙、钢桁架结构的具体应用有了一定的认识，同时也将书上的知识有了与现实建筑的一次比较，加深了自己对它们的记忆。除此之外，通过对五棵松体育馆的资料调查中我也是学习到了书本上许多没有学到的知识：1）、对清水混凝土有了一定的认知，因为五棵松体育馆的混凝土