高校体育馆设计结构调研报告

网壳结构（网壳结构出现早于平板网架结构） 郑州体育馆圆形钢屋盖是规模较大的球面网壳。
悬索结构
北京工人体育馆，建成后一直是北京地区举行大型活动的重要 浙江人民体育馆，其屋顶为椭圆平面，长径80m，短径60m,采 场所，建筑面积约 4万平方米，地下一层，地上四层，整体形 用双曲抛物面正交索网结构。 式为圆形，顶棚为辐轮式悬索结构，跨度达到96米，堪称该结 构的经典范例。
2)柔性基础。在混凝土基础底部配置受力钢筋，利用钢筋受拉，这样基
础可以承受弯矩，也就不受刚性角的限制。所以钢筋混凝土基础也称为 柔性基础。 · 钢筋混凝土基础断面可做成梯形，最薄处高度不小于200mm；也可做成 阶梯形，每踏步高300-500mm。通常情况下，钢筋混凝土基础下面设有 C7．5或C10素混凝土垫层，厚度lOOmm左右；无垫层时，钢筋保护层 为75mm，以保护受力钢筋不受锈蚀。
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，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。
3.1膜结构的主要形式：主要有空气支承
膜结构；张拉式膜结构；骨架支承膜结构 等形式。
4.2悬索结构的特点 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； 悬索结构形式多样，布置灵活，并能适应多种建筑平面；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， 但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（吉林省速滑馆）
3.2膜结构主要特点：自重轻、跨度大；
建筑造型自由丰富；施工方便；具有良好 的经济性和较高的安全性；透光性和自结 性好；耐久性较差。

膜结构体系由膜面、边索和脊索、谷索、 支承结构、锚固系统，以及各部分之间的连 接节点等组成，见右下示意图
膜结构按支承条件分类为：柔性支承结构体
系、刚性支承结构体系、混合支承结构体系 ，结构示意图见下图
薄壳结构：建筑工程中的壳体结构多属薄壳结构（学术上把满足 t/R≤1/20的壳体定义为薄壳）。 5.1薄壳结构的形式 薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳；按建造材料分为钢 筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等。 5.2薄壳结构的特点 壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大 的荷载。壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理 性，以材料直接受压来代替弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力 。因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理 的结构形式。
4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。 4.1悬索结构形式按索的布置方向和层数分为：单向单层悬索 结构；辐射式单层悬索结构；双向单层悬索结构；单向双层预 应力悬索结构；辐射式预应力悬索结构；双向双层预应力悬索 结构；预应力索网结构等。
——结构设计
1、 人 员 分 工 2、 资 料 查 询 及 调 研 3、 小 组 讨 论 并 记 录
4、资 料 整 理 和 汇 总
5、交 流 学 习 和 分 享
1 结构形式大体分类及具体使用范例
2 屋顶及外围护结构
3
4ຫໍສະໝຸດ Baidu
基础结构做法及范例
不同空间环境地面使用材料
5 高技派文体建筑结构使用范例分析
结构形式大体分类
屋顶及外围护结构结构形式及使用范例
• 1网架结构 • 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。 • 1.1网架结构的形式 • （1）平面桁架系组成的网架结构。主要有：两 向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正 交斜放网架、三向网架等型式。
2.张拉式膜结构（Tension Suspension Structure）
以膜材、钢索及支柱构成，利用钢索与支柱在膜材中 导入张力以达安 定的形式。除了可实践具创意，创新且美 观的造型外，也是最能展现膜结 构精神的构造形式. 近年 来，大型跨距空间也多采用以钢索与压缩材构成钢索网来 支撑上部膜材的形式。因施工精度要求]高，结构性能强， 且具丰 富的表现力，所以造价略高于骨架式膜结构。
• 大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩，习惯上 分为如下类型： • 刚性结构 • 柔性结构 • 混合结构
刚性结构
1、钢筋混凝土薄壳结构和折板结构；
钢筋混凝土薄壳结构在50年代后期和60年代前期在我国有 所发展，但因为施工比较费时费事，目前应用较少 2、平板网架结构； 3、网壳结构； 平板网架和网壳结构还包括一些未能单独归类的特殊 形式，如折板式网架结构、多平面型网架结构、多层 多跨框架式网架结构等，总称为空间网格结构。这类 结构近年来在我国发展很快、持续不衰。
除以上几种空间结构外，尚有组合网架结构、预应力网格结构、 江南大学体育馆体育馆总建筑面积15000平方米，内场面积为长 管桁结构、张弦梁结构、点连接玻璃幕墙支承结构、索穹顶结构 54米宽39米，可容纳的观众席位有4085座。具备篮球、排球、 等几种常用空间结构，都有自身的特点和实用范围。比如点连接 手球、网球、羽毛球、乒乓球、台球和健身等大型活动场地。 式玻璃幕墙支承结构能利用玻璃的透明特性追求建筑物内外空间 的沟通和融合，人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃面板的整 个结构系统，使这种结构系统不仅起到支承作用，而且具有很强 的结构表现功能；索穹顶结构则完全体现了fuller关于“压杆的 孤岛存在于拉杆的海洋中”的思想，是由连续的拉索和不连续的 压杆组成的一各受力合理、结构效率极高的结构体系。
2)柔性基础。在混凝土基础底部配置受力钢筋，利用钢筋受拉，这样基
础可以承受弯矩，也就不受刚性角的限制。所以钢筋混凝土基础也称为 柔性基础。 · 钢筋混凝土基础断面可做成梯形，最薄处高度不小于200mm；也可做成 阶梯形，每踏步高300-500mm。通常情况下，钢筋混凝土基础下面设有 C7．5或C10素混凝土垫层，厚度lOOmm左右；无垫层时，钢筋保护层 为75mm，以保护受力钢筋不受锈蚀。
平面呈矩形。建筑物东西长122.2米，南北长107米，建筑
面积4万平方米。比赛大厅屋盖净跨112×99米，屋盖结构 为平板型双向空间钢网架网架结构是由很多杆件通过节点 ，按照一定规律组成的网状空间杆系结构。网架结构根据 外形可分为平板网架和曲面网架。通常情况下，平板网架 简称为网架；曲面网架简称为网壳。且网架结构组合有规 律，大量节点和杆件的形状、尺寸相同，并且杆件和节点 规格较少，便于生产，产品质量高，现场拼装容易，可提 高施工速度。
2．按构造分类
• (1)独立基础(单独基础)。 • 1)柱下单独基础。单独基础是柱子基础的主要类型。 • 2)墙下单独基础。墙下单独基础是当上层土质松软，而在不深处有较好 土层时，为了节约基础材料和减少开挖土方量而采用的一种基础形式。
• (1)板式基础 板式钢筋混凝土基础采用C15或者C20混凝土及1，2级钢筋 。垫层用C7.5~C10混凝土或三合土，灰土。一般用于基础上部荷载较小 ，地基容许承载力较大的独立基础和条形基础。 • 基础尺寸及配筋形式按计算确定。基础荷载的偏心距不大时，独立基 础的地面常为方形，偏心距大时则为矩形
2．按构造分类
• (1)独立基础(单独基础)。 • 1)柱下单独基础。单独基础是柱子基础的主要类型。 • 2)墙下单独基础。墙下单独基础是当上层土质松软，而在不深处有较好 土层时，为了节约基础材料和减少开挖土方量而采用的一种基础形式。
膜结构按结构可分为：骨格式膜结构、张拉
式膜结构、充气式膜结构。详细见下图

膜结构建筑形式从结构上分可分为：骨架式膜结构，张 拉式膜结构，充气式膜结构3种形式
1.骨架式膜结构（Frame Supported Structure）
以钢构或是集成材构成的屋顶骨架，在其上方张 拉膜材的构造形式，下部支撑结构安定性高，因屋顶 造型比较单纯，开口部不易受限制，且经济效益高等 特点，广泛适用于任何大，小规模的空间。
北京首都体育馆

网架结构不仅实 现了利用较小规格的 杆件束建造大跨度结 构，而且结构占用空 间较小，更能有效利 用空间。它的整体性 好，稳定性好，空间 刚度大，能有效承受 非对称荷载、集中荷 载和动荷载，并具有 较好的抗震性能
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。 2.1网壳结构的形式 主要有球面网壳、 双曲面网壳、圆柱 面网壳、双曲抛物 面网壳等。
3.充气式膜结构（Pneumatic Structure）
充气式膜结构是将膜材固定于屋顶结构周边，利用送 风系统让室内气压上升到一定压力后，使屋顶内外产生压 力差，以抵抗外力，因利用气压来支 撑，及钢索作为辅助 材，无需任何梁，柱支撑，可得更大的空间，施工快捷， 经济效益高，但需维持进行24小时送风机运转，在持续运 行及机器维护费用的成本上较高。
柔性结构
1、悬索结构
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。
混合结构
· 通常是柔性构件和刚性构件的联合应用，也称为“杂
交结构”。
体育馆结构形式具体使用范例
平板网架结构 首都体育馆采用斜放正交网架； 上海万人体育馆采用圆形平面三向网架
膜结构和索-膜结构 张拉整体结构是空间领域的一种新型的机构体系，她具有构造 合理、自重小、跨越空间的能力强的特点。美国亚特兰大奥运 会主体育馆采用的张拉结构，平面为240m*193m的椭圆形。
混合结构 混合结构（杂交空间结构）可以使刚性结构体系之间的组合如 ，如拱与网格结构组合形成的拱支网架结构、拱支网壳结构等 ；柔性结构体系之间的组合，如悬索与薄膜组合而成的索膜结 构等；柔性结构体系与刚性结构体系之间的组合。
（2）四角锥体组成的网架结构。主要有：正放四角 锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、 棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型 网架等型式。 • （3）三角锥组成的网架结构。主要有：三角锥网 架、抽空三角锥网架（分Ⅰ型和Ⅱ型）、蜂窝形三 角锥网架等型式。 • （4）六角锥体组成的网架结构。主要形式有：正 六角锥网架。 • 1.2网架结构的主要特点 • 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
基础结构做法
基础的类型:
• 基础按受力特点及材料性能可分为刚性基础和柔性基础； • 按构造的方式可分为条形基础、独立基础、片筏基础、箱形基础等。
1．按材料及受力特点分类
• (1)刚性基础: 受刚性角限制的基础称为刚性基础。 • 刚性基础所用材料的抗压强度较高，但抗拉及抗剪强度偏低 刚性基础中压力分布角a称为刚性角。在设计中，应尽力使基础大放脚与 基础材料的刚性角相一致，目的：确保基础底面不产生拉应力，最大限 度地节约基础材料。构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要 求。常用的有：砖基础、灰土基础、三合土基础、毛石基础、混凝土基 础、毛石混凝土基础。
2.2网壳结构主要特点
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。