北京工业大学体育馆建筑结构分析

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成功的屋盖结构！
国家体育场鸟巢的每平方米用钢量为 400Kg左右，国家游泳中心水立方的每平 方米用钢量为200Kg左右。而北京工业大 学体育馆屋盖的每平方米用钢量仅为 62Kg… 为什么它的屋盖结构形式如此节约钢材 呢？其中的奥妙就在于——预应力。
结构体系及施工技术
北京工业大学体育馆比赛馆屋盖为世界上跨 度最大的单层预应力弦支穹顶结构，最大跨度达 93m，总用钢量不到1200t，相当于62kg/㎡ .热身 馆屋盖为铸钢节点单层网壳结构。施工中通过采 用球形节点三维空间测量控制技术、弦支穹顶结 构从外向内逐圈安装技术、弦支穹顶结构预应力 施工技术、直立锁边金属屋面工程施工技术、观 众席座椅下送风空调系统等，确保了工程质量和 工期，得到了世界羽联、北京奥组委等各方面的 高度评价，社会效益良好。该工程已获得北京市 结构“长城杯”金奖。
1.绝大部分受力构件可设计成受拉的索，截面受力均 匀，可充分发挥钢索的高强度性能。同时，自重可大 大减轻。 2.受拉构件是最稳定的，无失稳问题。可不考虑弯矩、 扭矩和剪力的问题。因此可以利用较少的材料跨越和 覆盖很大的空间。 3.因压杆数量少、长度短，截节预应力来实现，而不必改 变构件的几何尺寸。
缺点：
1.计算分析难度较高。 2.预应力施加难度高，成型过程不易控制，施工难度 高。 3.预应力损失影响严重。
这种结构体系出现的时间还比较短，还 有诸多的理论问题没有解决。 但北京工业大学体育馆的建成，对北京 奥运会来说无疑是值得肯定和思考的。
建筑结构分析作业之
北京工业大学体育馆
（单层欲应力弦支穹顶结构）
位
置
北京工业大学体育馆位于北京市朝阳区东南区，毗邻东四环路， 交通便利。
简
介
场馆名称：北京工业大学体育馆 地点：北京工业大学 场地类型：新建比赛场馆 奥运会期间的用途：羽毛球、艺术体操 残奥会期间的用途：无 建筑面积（㎡）：24383 固定座位数：5800个 临时座位数：1700个 建设开工时间：2005年6月30日 计划完工时间：2007年下半年 赛后功能：师生的文体活动中心；为国际羽联和 国家体育总局羽毛球队提供训练基地；同时对社 会适度开放
预应力施工流程
走进工大体育馆，苍穹似天宁静致远。 房顶5道环向钢索和每环56跟径向钢拉杆在空中编织成渔网状。
正是由于预应力的施加使体育馆拥有轻盈 外观，同时“骨架”也不失坚韧和刚强，同羽 毛球、艺术体操这两个观赏性和竞技性都很强 的运动项目所传达出的柔中带刚的体育精神不 谋而合。
总结：
优点：
施工过程中
预应力弦支穹顶结构
预应力弦 支穹顶结构上 层为单层网 单层网 壳，下部为索 索 杆结构。索 杆结构 杆结构主要有 环向索和径向 拉杆组成。环 向索采用预应 力钢索。
预应力的环向索，规格为Φ7×199、Φ5×139、 Φ5×61三种类型，缆索材料采用包双层PE保护套，锚 具采用热铸锚具的索头和调节套筒，调节套筒的调节 量不小于±300mm。钢索内钢丝直径7mm、5mm，采 用高清度普通松弛冷拔镀锌钢丝，抗拉强度不小于 1670MPa，屈服强度不小于1410MPa，钢索抗拉弹性 模量不小于1.9×10^5MPa。径向索采用钢拉杆，规格 为Φ60和Φ40，屈服强度不小于835MPa，抗拉强度不 小于1030MPa，理论屈服荷载1775kN。