体育馆设计屋盖结构选型资料
建筑结构选型__网架结构__上海体育馆__
横向跨越60米以上空间的各类结构 形式的建筑。大跨度结构多用于民用建 筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会 堂、航空港候机大厅及其他大型公共建 筑，工业建筑中的大跨度厂房、飞机装 配车间和大型仓库等。 结构类型 有折板结构、壳体结构、网架结构、悬 索结构充气结构、篷帐张力结构等
上海体育馆(上海大舞台)
网架支承用摇摆支座, 网架由36 只摇摆
座支承。
网架节点
三向球节点
连接方式
焊接 吊装后局部补焊
分类
按其本身的构造 单层 双层 三层 单层 按建造材料分为：刚网架 铝网架 木网 架 塑料网架 钢筋混凝土网架和组合网 架 按支承情况分为周边支承 四点支承 多 点支承 三边支承 对边支承及混合支承
上海体育馆
结构体系
网架结构, 呈园形直径124.6米, 由均匀 分布在1 10 米直径园周上的36 根柱子支承, 支承点以外悬挑7.30 米, 网架中部有气楼。 网架高6 米, 中间起拱2.5 米,由1 1 4 0 0 多 根16 锰无缝钢管和90 多个钢球组成, 设计 总重量6 0 吨
支承方式
简介
由多根杆件按一定的网格形式通过节点 连结而成的空间结构 。 特点是：空间受力 重量轻 刚度大 抗震 性好 缺点是汇交于节点上的杆件数量较多， 制作安装较平面结构复杂
网架结构
使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。这种结 构整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。 网构架高度较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨 度的建筑，有效地利用建筑空间。适合工业化生产 的大跨度网架结构，外形可分为平板型网架和壳形 网架两类，能适应圆形、方形、多边形等多种平面 形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双 层之分，并有单曲线、双曲线等屋顶形式。 50年代后期上海同济大学曾建造了装配整体式钢筋 混凝土单层联方网架壳形结构建筑，大厅部分净跨 度为40米，外跨度54米。上海文化广场的改建设计 采用钢结构球节点平 板型网架，1970年建成。 1976年建成的美国新奥尔良市体育馆，圆形平面直 径达207.3米,是当今世界上最大的钢网架结构建筑。
体育馆结构
2、空间网格结构
• 由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称 之为空间网格结构。 • 按外形分为平板网架结构和网壳结构。 • 平板网架结构一般为双层的，有时也为三层的。可分为交叉桁架体系 和角锥体系。 交叉桁架体系是由两向或三向相互交叉的平面桁架所组成； 角锥体系是分别由三角锥、死角锥、六角锥等组成。 网壳结构即为网状的壳体结构，是以杆件为基础，按一定规律组成网 络，按壳体坐标进行的空间构架。 网壳结构分为单曲面（筒网壳）和双曲面（球网壳和扭网壳）
上海交大体育馆（张拉膜结构）
• 该工程为张拉膜结构，整个 体育馆全长94m，宽77.4 m 。总承重 • 结构为钢筋 • 膜织物而构成，整个顶棚投 影面积为5720.2 m2，表面 积为8910m2。
上海交大体育馆
水立方（充气膜结构）
• 水立方的双层ETFE 膜结构由3 097个气枕组成, 覆盖面积达10. 5万平 方米, 展开面积达26万平方米, 是世界上规模最大的ETFE 膜结构工程; 同时水立方是世界上首次采用不规则多面体空间钢架结构, 该结构填 补了世界空白, 令世人惊叹。
二、柔性结构
1、悬索结构
悬索结构是以一系列受拉钢索为主要承重构件，按一定规律 布置，并悬挂在边缘构件或支撑结构上面形成的一种空间 结构。 2、膜结构和索-膜结构； 当膜结跨度较大时，需用索加强，可称为索-膜结构； 悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外 荷载的作用，总称为张力结构。
北京工人体育馆
日本代代木体育馆（鞍形索网）
日本代代木体育馆
第一场馆 其类似于悬索桥的系统， 两边各有一个半圆形的 混凝土的刚环，刚环于 地面形成一个倾角，丹 下并没有把主揽铆钉在 中轴线上，而是在各个 端部伸出了一个尖角的 铆钉，这样才形成了最 终两个错开半圆的样子。
体育馆结构选型介绍
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设计特点 features of design
功能分析/function analysis
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设计特点 features of design
因为该体育馆并不经常被足球俱乐部 所使用，所以在为球员、媒体和观众 设计的功能区域和设施之外，还设有 办公室、会议厅、展览厅、餐厅和健 身俱乐部，其中提供了4 000m2的商 业中心区，设置了9 800m2的办公区 和2 500m2的健身俱乐部，这些区域 可实现灵活租赁，以确保在不时的演 唱会和体育赛事之间， 还可举行定期的商业活动。办公区域 由8个独立的楼梯井和电梯连接，总体 约有400m2的区域可独立租赁出去
结构剖析 analyses of construction
结构力学分析
结构单元
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结构剖析 analyses of construction
结构力学分析
刚性材料
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结构剖析 analyses of construction
结构力学分析
柔性材料
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结构剖析 analyses of construction
结构剖析 analyses of construction
关键节点分析
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结构剖析 analyses of construction
关键节点分析
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结构剖析 analyses of construction
LED安装节点 联接板 钢拉锁
管状钢柱 管状钢柱
电线导管
关键节点分析
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结构剖析 analyses of construction
位于屋盖结构下的荷载较大， 主体钢砼看台结构 足球场下的地下层的
某主体育场钢屋盖结构选型
0 引言随着社会的不断进步，人们对建筑物的造型设计日益提升，建筑结构设计一体化的需求越来越强烈，结构不仅仅只起到建筑物的支撑作用，更是向外界传递建筑的艺术表现和设计风格的载体。
李丽等[1]在某会展中心展厅异形复杂大跨度结构选型与设计中选用了沿短向（南北向）布置“上承式”张弦钢拱架的结构方案，该结构方案结合了结构合理性及建筑效果，获得了建筑师的青睐，为该项目屋盖较理想结构形式。
陈进于等[2]对广州空港会展中心复合张弦桁架结构体系进行了选型与分析，利用结构参数化工具对多种类型展馆结构选型进行对比，综合建筑效果、使用需求和经济指标，采用复合张弦桁架结构体系，在沿海高风压地区具有优越的受力性能和建筑表现力。
孙海林等[3]在对贵阳某体育场大跨度悬挑罩棚结构设计研究中，根据建筑效果、施工条件及材料用量等多角度多方案比选，悬挑罩棚选用空间悬挑桁架与环桁架结构，经验算受力与变形均满足要求。
建筑结构比选方案是建筑设计中至关重要的一环[4]。
通过科学合理地比选建筑结构方案，可以确保建筑物的安全性、经济性和美观性，实现结构之美与建筑之美的有机结合。
本文通过两种结构方案比选及受力分析，为相关项目的设计师提供有益的思路，推动结构设计更好地成就建筑造型需求。
1 工程概况某主体育场选址位于恩施市，体育场建筑面积为4.01万m 2，总座位数30 000座。
体育建筑等级为乙级，可举办地区性和全国单项比赛要求；体育场规模为中型。
体育场平面投影呈椭圆形，长轴尺寸约为244m，短轴尺寸约为230m，看台上空的罩棚最大标高约为37.6m。
本工程有1层地下室，地下1层中间区域为比赛区，周边区域为体育赛事功能用房及停车库，层高为6m；地上周边区域为功能用房及看台区。
周边功能用房及看台区为3层，层高分别为4.4、4.5、9.5m，柱网尺寸为（6.8～11.5）m×（3.9～9.0）m，结构跨度为3.9～11.5m。
看台上空钢罩棚，最大悬挑跨度约为30m。
建筑结构选型
建筑结构选型一：桁架结构桁架结构（Truss structure）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。
桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。
由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。
案例：南京国际展览中心工程概况：南京国际博览中心建筑面积36万平方米，其中展览面积17万平方米，总国际标准展位6000个，室外展览面积3万平方米，停车位2500个。
会议中心包括5000平方米的多功能厅，800人报告厅，20间大小会议室，19间各式餐厅和一幢500间客房的4星级国际酒店。
其他配套设施包括240间客房的经济型酒店，8200平方米办公服务设施等。
结构形式及特点：国展中心的二层展厅是一个长243m ,宽75m 的无柱大空间,屋面呈弧形,南北两端主入口各有15m悬挑,西侧又有14m 悬挑。
为了实现建筑功能要求,经过多方案的比较,最终选定了采用钢管拱架、檩架的结构方案。
27m ×75m 的柱网,纵向27m 跨的檩架承担檩条、压型钢板轻钢屋面荷载,南北两端檩架各向外悬挑15m。
横向跨度75m ,上弦半径125m 的弧形拱架支承檩架,拱架高端悬挑14m ,最终形成结构新颖、气势宏伟的展览大空间(如图1 ,2 所示) 。
结构布置时,采取了多种措施来增加屋面的空间刚度,以保证结构稳定,传力可靠。
拱架的横截面是宽415m、高5m 的倒三角形(图6) 。
弦杆最大为<480 ×25 ,最小为<402 ×15 ,腹杆最大为<194 ×20 ,最小为<133 ×5 。
檩架的横截面是宽4188m、高3m 的倒三角形。
三角形的每个面又都由弦杆、腹杆组成的小三角形平面桁架构成,拱架、檩架本既是几何不变的空间结构,刚度也很好,又便于设备管道、马道等在其中穿行。
单元划分时,使拱架与檩架的划分相呼应。
檩架上弦藉助拱架腹杆是拉通的,下弦除两端悬挑部分是拉通的以外,均做成与拱架下弦节点连接,产生空间作用。
大学体育馆弦支穹顶钢结构屋盖的分析与设计
3.3 荷载态的弹性设计计算
✓考虑了14个大类的荷载组合 。当恒荷载起有利作用时，其分项系数取为1.0；温度的分项系数1.0， 组合系数0.7。各个组合中均已包括了1.0倍的预应力作用： (1) 1.0结构自重（即预应力初始态） (2) 1.2恒+1.4雪 (3) 1.2恒+1.4风 (4) 1.2恒+1.0温 (5) 1.2恒+1.4雪+1.4×0.6风 (6) 1.2恒+1.4风+1.4×0.7雪 (7) 1.2恒+1.4雪+0.7温（升温时取活） (8) 1.2恒+1.0温+1.4×0.7雪（升温时取活） (9) 1.2恒+1.4风+0.7温 (10) 1.2恒+1.0温+1.4×0.6风 (11) 1.2恒+1.4雪+1.4×0.6风+0.7降温 (12) 1.2恒+1.4风+1.4×0.7雪+0.7降温 (13) 1.2恒+1.0降温+1.4×0.6风+1.4×0.7雪 (14) 1.2（恒+0.5雪）+1.3水平地震
某大学体育馆弦支穹顶 屋盖的分析与设计
主要内容
1. 工程概况 2. 结构体系与结构布置 3. 结构静力与动力计算分析 4. 静力弹塑性极限承载力计算分析 5. 节点设计 6. 施工张拉过程的仿真计算 7. 结语
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1. 工程概况
钻石形建筑造型； 正六边形柱网外接圆直径87.757m，最 大挑檐长度6m，屋盖总高度11.55m； 矢跨比1/8.6； 屋面坡度12度，局部凸屋面15度； 屋盖中央设置正六边形的采光玻璃天窗， 外接圆直径24m。
第8振型表现为整体环向振动，周期为T8＝0.77s
体育场看台悬挑屋盖设计说明书
体育场看台悬挑屋盖设计说明书作品名称：悬挑屋盖设计队员：李登桥刘凯一、作品说明1.1悬挑屋盖设计要求1、模型为体育场看台上部悬挑屋盖结构，采用木质材料制作，具体结构形式不限。
模型包括下部看台、过渡钢板和上部挑篷结构三部分。
2、看台底面尺寸600mm×800mm（800mm为悬挑方向），高340mm，剖面呈梯形，顶部宽150mm。
3、挑篷结构包括支承骨架和围护材料两部分。
支承骨架由木条制成，形式不限。
围护材料采用120g布纹纸，由承办方统一提供，各队自行裁剪粘贴。
4、要求围护材料在外观上必须全部覆盖挑篷上部及背部区域；即从挑篷上方和后方看，围护材料不得出现空隙。
围护材料可探出支承骨架边缘，但其最大探出长度不得大于20mm。
5、在距挑篷前缘60mm区域内，必须保证屋面平坦，不得有明显的倾斜和弯曲，以便竞赛过程中的加载与测量。
6、挑篷结构上弦前缘高度不得低于650mm，在挑篷结构的下方不得出现任何构件。
7、屋面前缘最低点不得低于后缘的最高点，相当于图4中的A点高度不低于C点。
C1.2屋盖整体结构图悬挑屋盖采用桐木桁架结构，按照看台尺寸设计要求，以及所受荷载和风力的要求，我们设计了如下的悬挑屋盖。
1.3屋盖结构说明1、为了使屋盖前檐能够承受较大的载荷，我们采用了拉杆结构，截面选用工字钢，这样可以承受较大的拉应力。
2、考虑到在B点以下的区域内不能有杆件，但是有要求我们使屋盖有较大的结构强度，所以我们充分的利用B点，在过B点与水平方向上成45°处拉了一根斜杆，它能够承受较大的压应力，从而减少了对水平杆的压应力，使屋盖结构更强。
3、同样的为了使底座具有较强的抗拉抗压强度，我们选用的是回形钢，这样它既能够抗拉也能够抗压，增强了无盖的底座强度。
4，屋盖在承受静荷载的同时还应承受动荷载，为了使他能够承受风荷载，我们在屋架的结构内部，添加了一些杆件，主要是斜拉的这样就可以承受较大的纵向荷载。
5、对于屋顶的覆盖材料，我们采用完全覆盖的方式，这样可以防雨起到遮雨的作用。
体育馆屋盖索承单层网壳结构设计精品PPT课件
结构选型---安全问题
B1
B2
B3
芦山地震中大空间 建筑屋盖破坏
B3
B3
中国建筑西南设计研究院有限公司 CSWADI
China Southwest Architectural Design & Research Institute Corp. ltd.
结构选型---安全问题
体育馆、展览馆屋盖在雪灾中整体垮塌
中国建筑西南设计研究院有限公司 CSWADI
China Southwest Architectural Design & Research Institute Corp. ltd.
一、屋盖结构选型
➢ 安全 ➢ 节材与环保 ➢ 美观
关键词
中国建筑西南设计研究院有限公司 CSWADI
China Southwest Architectural Design & Research Institute Corp. ltd.
会展馆建成照片
屋盖结构体系跨度 采用倒三角形空间管桁架 桁架的最大跨度59m 沿纵向设置数道X形受 拉钢索，增强结构抵抗水 平作用的能力。
中国建筑西南设计研究院有限公司 CSWADI
China Southwest Architectural Design & Research Institute Corp. ltd.
China Southwest Architectural Design & Research Institute Corp. ltd.
结构选型---节材与环保问题
➢ 我国的基本国策
发展循环经济，保护生态环境，建设资源节约型社会，实现可持续发展
➢ 大跨度空间建筑对材料消耗和环境影响大
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膜结构特点
优点： • 自重轻、跨度大；施工方便，工期短；结构自重轻，具有良好的经济性和较高的
安全性；防火和抗震性能好；透光性和自结性好。 • 建筑造型自由丰富，它打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型
，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉，同时 给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。 缺点： • 耐久性较差（设计寿命15-25年）。 • 由于薄膜张力的连续性，局部的破坏就会造成整个薄膜结构的垮掉，因此对气候 反应敏感，出现极端雨风天气时容易出现“袋状”现象，而导致膜材撕裂。
由多根杆件按照某种规律 的几何图形通过节点连接 起来的空间结构称之为网 格结构，其中双层或多层 平板形网格结构称为网架 结构或网架。它通常是采 用钢管或型钢材料制作而 成。
网架结构特点
优点： 空间工作、传力途径简捷；重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便；网架 杆件和节点便于定型化、商品化、可在工厂中成批生产，有利于提高生产效率； 网架的平面布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备；网架的建筑造 型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰。
网架结构类型：
空间桁架体系
四角锥网架体系
三角锥网架体系 曲面网架体系（网壳）
从受力角度考虑，三向桁架，正放四角锥网架和三角锥网架这三种结构形式受 力性能好，空间刚度大。但根据建筑的需要，亦可选用其它结构形式。
2、网壳结构
曲面形网格结构称为 网壳结构，有单层网 壳和双层网壳之分。 网壳的用材主要有钢 网壳、木网壳、钢筋 混凝土网壳等。
缺点： 汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。
适用范围 ： • 适用于体育场馆、展览厅、机场车站的侯机(车)大厅、剧院等公共建筑，以及
工业厂房、机库等工业建筑。也可以作为体育场看台的悬挑结构。 • 适用于周边支承、两边支承、三边支承、四点支承、多点柱支承等多种支承
方式。 • 适用于地震烈度小于或等于9度的抗震设防地区。
建筑工程中的壳体结 构多属薄壳结构。
网壳结构特点
优点： •兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理；结构的刚度 大、跨越能力大； •可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工厂预制; •安装简便，不需大型机具设备，综合经济指标较好； •造型丰富多彩，不论是建筑平面还是空间曲面外形，都可根据创作要求任意选取。
足建筑表达和功能的要求。
缺点： • 悬索结构的分析设计理论与常规结构相比，比较复杂，限制了它的广泛应用。
适用范围 ： • 除广泛应用于大跨度桥梁工程外，还应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服
务设施等大跨度建筑中。
悬索结构类型：
双曲面交叉索网结构
5、其他形式
组合网架结构、预应力网格结构、管桁架结构、张弦梁结构、点连接玻璃幕 墙支承结构、索穹顶结构、门式刚架等几种常用空间结构。
网壳结构类型：
单层网壳体系
双层网壳体系
3、膜结构
薄膜结构也称为织物 结构，是20世纪中叶发 展起来的一种新型大跨 度空间结构形式。它以 性能优良的柔软织物为 材料(PVC或Teflon) ，由 膜内空气压力支承膜面， 或利用柔性钢索或刚性 支承结构（钢架、钢柱） 使膜产生一定的预张力， 从而形成具有一定刚度、 能够覆盖大空间的结构 体系。
适用范围 ： • 应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。
膜结构类型：
骨架式膜结构
充气式式膜结构
膜结构类型：
张拉式膜结构
充气式膜结构
3、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件，并将索按照一定规律布置所构成的一 类结构体系，悬索屋盖结构通常由悬索系统，屋面系统和支撑系统三部分构成。用 于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝组成的平行钢丝束，钢绞线或钢缆绳等，也 可采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
悬索结构特点
优点： • 悬索结构的受力特点是仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用，结构中不出现
弯距和剪力效应，可充分利用钢材的强度，较经济地跨越很大的跨度。 • 悬索结构形式多样，布置灵活，并能适应பைடு நூலகம்种建筑平面；由于钢索的自重很小，
屋盖结构较轻，安装不需要大型起重设备，施工方便。 • 悬索结构便于创造优美的建筑造型，适应多种平面形状和外形轮廓，能较好地满
体育馆建筑方案设计
大跨度建筑屋盖结构选型
大跨度屋盖
•大跨度建筑一般指按使用功能要求，需要大空间的建筑物。如：体育建筑，文化、 观演类建筑，展览建筑，交通建筑等。 •一般认为，大跨度房屋结构是指24m以上的跨度，能做到24m以上跨度的结构有网架、 桁架、刚架、拱、悬索和薄壳空间结构等。
1、网架结构
缺点： •杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的改变，对网壳结构的内力、整体稳定和施工 影响较大；为减少初始缺陷，对于杆件和节点的加工精度要求比较高。 •焊接球网壳结构采用现场空间定位安装，安装过程中测量工作量大，对于焊接工人 的技术要求较高
适用范围 ： •应用范围广，既可以用于中、小跨度的民用和工业建筑，也可用于大跨度的各种建 筑，特别是超大跨度的建筑。在建筑平面上可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边 形、扇形以及各种不规则的平面。在建筑外形上可以形成多种曲面。