苏州市体育中心体育场结构设计研究

1、第二届现代结构工程学术研讨会苏州市体育中心体育场结构设计周健项玉珍陆凤藻花更生（华东建筑设计院 上海200002）y搞妻：本文衡述了苏州体育中心体育场结构设计中针对各部位的结构特点所采取的技术措施. 关缝漏：不规则根桀空间相关节点钢管桁架拉索苏州体育中心规划用地位于苏州市里双河北侧、京杭大运河东侧三番路南侧，用地总面积19.8万平方 米，总建筑面积7.1万平方米。其中体育场占地面积为10万平方米，建筑面积为28548平方米，内设8x400 米跑道的比赛场地及标准足球场，观众席位3万4千座，分上下二层，建筑总高度35米（图1）。图1座位层平面图本工程为乙类建筑，场地抗震基本设防烈度为6度，地震作

2、用按6度计算，抗震措施按7度设计°体 育场基础为预制钢筋混凝土方桩，梁式承台，上部主体结构采用现浇钢筋混凝土不规则框架结构，屋面钢挑蓬为空间相关节点钢管桁架加拉索。一、基础设计该场地土层分布情况如下：土层层底标高（绝对标高）填土0.77 粘土-1.932粉质粘土-3.23粉质粘土夹粉土403酚士-7.43粉砂-8.932粉砂-16.23粉砂es(mpa) fk(kpa)17.615020.02209.8150桩基设计采用预制钢筋混凝土方桩，断面400x400,原地质勘探报告建议桩长12米，桩端持力层为2层粉砂层，单桩承载力设计值loookn。经对地质情况的研究和对实际试桩过程及试桩结

3、果的分析比较, 对桩长作了进一步优化，由原125调整至13.6m,单桩承载力设计值提高至1250kn，总桩数相应由1848 根减少至1486根，承台面积也由于桩数的减少而减小，获得了较好的经济效益。图2基地平面示意图由于上部主体结构为不规则斜框架，各柱底的轴力相差较大且存在较大弯矩，采用径向梁式承台作为 框架的基础以增强其整体性，从而减小柱间沉降差，并通过桩形心的调整来控制基础的帧斜。4道环向的 基础连系梁将整个体育场80条梁式承台串联起来，进一步加强了结构的整体性（图2）。530第二届现代结构工程学术研讨会二、设备共同沟体育场平面尺寸大，设备机房与设备终端距离远，管线走向复杂，在看台基础之下

4、设置了一条环绕全 场的设备共同沟，作为电、暖和动力管线的共同通道。该共同沟沟宽3.6米，高2.6米，顶面标高260米, 距基础底面0.15米，与看台结构完全脱开（图3）,埋置深度选择在水浮力恰巧小于结构自重与其上覆土 重量之和的部位，无须设置锚班。为防止温度变化引起的伸缩裂缝，整条共同泡划分成4个单元，由伸缩 缝连接，使用至今基本无渗漏现象。'图3框架立面图三、上部混凝土结构由于体育场的使用功能和独特的外形设计，框架的受力情况与普通框架有很大的不同，框架结构在垂 直向荷载的作用下，就会发生一定的水平位移，导致其中很多的构件承受由于二端位移差产生的剪力与轴 力，成为偏心受力构件。因此在设

5、计中必须特别注意配筋的形式和判断受力方向及构造措施的适用性。看 台斜梁为承受很大拉力的偏心受拉构件，由于斜梁上表面外露，对裂缝控制要求较高，在设计中采用施加 部分预应力的方法，抵抗大部分拉力，从而有效地控制了裂缝的宽度（图3）。体育场看台及二层平台均受用现浇钢筋混凝土结构，整体性及防水性能好，但长达600米左右的周长 使得减少使用期间由于温度变化引起的混凝土裂缝成了一个很大的难题。由于设置伸缩缝会给建筑效果带来影响，我们根据建筑平面柱网的布置，每隔35米左右，在靠墙边较隐蔽的部位设置一条板面法导缝， 控制裂缝开裂位置（图4）；同时设置纤维混凝土整筑层增强面层抗裂性能，以减小裂缝对建筑效果的影响

6、. 此外，在施工阶段每35m左右设置一条后浇带，减少混凝土收缩裂缝。通过采取上述构造措施，达到了预 期效果。、屋面钢挑蓬体育场全部看台由宽达38米的挑蓬遮盖，挑蓬采用加拉索的相关节点空间钢管桁架结构。屋面覆盖 材料前半部为阳光板，后半部分单层彩钢板。根据看台的分区，外圈周长达750米的整个环形挑蓬划分成 20个独立的梯形结构单元，每个单元为由4福平面悬臂桁架、3道环向空间桁架、4组斜向下弦支撑及4 根拉索组成的空间受力体系（图5），各单元间采用柔性连接，允许独立变形。所有检修走道、照明设备、 音响设备等均巧妙地隐藏在环向桁架内，外形较为简洁。图5铜挑蓬示意图532第二届现代结构工程学术研讨会钢

7、挑蓬与下部钢筋混凝土框架的连接全部采用较接，传力途径明确，节点现场安装简单，通过筒单的 约束弹性放松处理，可很大程度上释放温度应力（图6）。为确保连接的可靠性，框架内的预埋件设计成一 个整体刚架，使挑蓬与框架间的传力在一个较大区域而不是集中在几个点上完成。较接点示意图拉索在本结构中主要起二个作用，一是分担斜支撑的压力*为满足建筑外形需要，作为结构主要受压 杆件的长达18乘的斜支撑均设计成二端较接的单根圆管，很大的长细比削弱了其承压能力，施加了预应 力的拉索有效地减小了斜支撑所承受的轴压力；拉索的另一作用是改善混凝土框架的受力情况，若无拉索, 钢桃蓬的巨大倾覆力矩原来全部通过二个支承点作用于下部

8、混凝土框架的外挑斜柱上，使之处于相当不利 的受力状态，随着拉索这一第三支承点的加入，倾覆力矩转移至下部框架整体，力臂大大加长，外挑斜柱 的负担明显减小。初始索力的选择是钢挑蓬设计的关键点之一，过小，效果不明显，过大，会对局部构件产生不利影响。 . 在设计时，我们对初始索力的控制以任何荷载组合下索均不出现松弛、对斜支撑压力的分担效果明显、且 破部分不利构件加载效应不大为原则，根据这一原则，各个结构单元的初始索力控制在18d320kn不等， 选用的拉索为g5x73平行钢丝索外包聚乙烯涂层，钢丝抗拉强度为1570mpac钢挑蓬的制作和吊装方案是影响到工程质量和进度的重要因素。由于钢管间的连接绝大多数

9、均为管管 相贯焊接，相贯焊缝的质量是工程质量的关键。受婢缝的位置及被焊构件的尺寸限制，设计焊缝时必须考 虑施焊可行性、重叠焊缝的焊接顺序、焊接变形影响及焊缝检验要求的合理性和可操作性；对制作单位的 自动相贯口切割设备的要求为钢管准确的下料创造了有利的条件；尽可能增加工厂焊缝、减少高空焊缝； 所有的焊接均在定位胎架上进行。经反复比较，充分考虑了现有吊装机械的特点，本工程的最终吊装方案为“局部拼接、高空成型、张 拉到位”：38米长的单福主桁架分二段在工厂制作（受运输条件的限制），运至现场后在地面拼装完整而后 每二梅间通过环向空间桁架连接成一个稳定的吊装单元，由300吨履带吊起吊到位并安装斜支撑然后卸钩, 在空中安装二吊装单元间的空间桁架形成结构单元，最后同步张拉4根拉索至设计索力完成杆件内力的重 分配。本工程于1999年12月开工打班，2001年6月完成钢结构屋面安装，至2002年3月基本竣工。据现 场实测资料，体育场最大沉降量为55毫米，各部位沉降均匀。534苏州市体ir中心体育场fit构设计6