双曲抛物面扭壳工程实例

造型：
•
华南理工大学体育馆的造型奇特，线条优美流畅，
仿佛一只展翅欲飞的雄鹰。由于四组大斜柱以及薄板的
厚度不均（薄板厚度为130mm，在距离边缘构件3m的
范围内逐渐增厚至200mm），所以建筑的造型呈现左
右对称，前后不对称的优美曲线造型。
造型：
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整个立面由竖向
的大立柱作为主要元
素，柱与柱之间则通
壳面混凝土收缩应力控制：
• 壳体平面尺寸较大，达99. 8 m × 70. 0 m。因现场养护条 件较差，施工过程混凝土不可避免地会产生收缩。为减少 由此而产生的结构次内力，以及减少预应力损失，结合壳 体预应力工程施工的需求，在支承壳体的空间拱架的跨中 留设纵横向各二道施工缝兼后浇带，待预应力工程完成后 再施工后浇筑混凝土部分，将结构连成整体，以减少拱架 对壳体收缩的约束作用。
地下室底板混凝土温度及收缩裂缝控制：
• 地下室底板总长133 m，宽72 m，面积约8 500 m2。最大间距。为确保结构的整体性，避免结构分析 的复杂性及由分缝造成建筑构造处理的困难，采用了不分 缝的方案。主要采取措施为:( 1) 适当提高板的配筋率，板 面钢筋一半拉通，并采用控制裂缝性能较佳的HRB400 级 变形钢筋，板筋以“小直径，小间距”为原则布置。局部 应力集中处予以特别加强。( 2) 严格控制混凝土的配合比， 水灰比控制在0. 45 左右，中粗砂作细骨料。为保证混凝 土的塌落度，必要时可掺高效减水剂。( 3) 加强混凝土浇 筑过程的振捣及混凝土终凝后的养护工作，在屋脊处设洒 水管，保证混凝土在全湿润环境下硬化。
• 四根主结构的大斜柱在屋 顶中央和大横梁相连。
壳中应力控制
• 双曲抛物面扭壳为负高斯曲率薄壳，其特点是壳体中存在 拉应力，由于混凝土抗拉能力差，如不加以控制，将存在 产生裂缝的可能，影响结构的耐久性及安全。壳体内最大 轴力约270 kN/m，为此，在壳体中面位置沿直母线布置 双向无粘结预应力筋4 × 15 s15. 2@ 600，考虑30% 的预 应力损失后预应力筋可提供213 kN/m 的压力，基本可消 除壳体内的大部分拉应力。壳体内单位长度最大弯矩约9. 4 kN·m·m－ 1，壳体中实配双层双向普通钢筋10@150， 板厚130 mm，Mk = 20. 8 kN·m·m－ 1，安全系数为2. 2。 距离边缘构件3. 6 m 范围内弯矩和拉应力较大，最大弯矩 为36. 8 kN·m·m－ 1 ，故辅以局部加强配筋10@ 150。壳 体板厚渐加大至200 mm，Mk = 68. 4 kN·m·m－ 1，安全 系数为1. 8。以上安全系数比规范要求略大。
过玻璃连接，在满足
功能和采光要求的同
时形成通透开敞的视
觉效果，配合轻巧单
薄的曲面屋板，使整
栋建筑既轻巧灵活又
不失稳固。
体育馆夜景
结构分析：
•
华南理工
大学体育馆的结
构设计综合了风
荷载、地震作用、
温度变化和使用
荷载等因素，通
过一系列模态分
析，达到与施工
相符合的程度，
确保结构的合理
与稳固。
• 主结构为四根预 应力大斜柱和预 应力混凝土双曲 抛物面扭壳相结 合的结构体系， 四根大斜柱在屋 顶中央处与大横 梁连接，形成人 字架，柱脚采用 预应力混凝土拉 杆连接，以承受 水平推力。
壳体非对称影响处理：
• 由于建筑平面布置非对称，屋盖壳体四片组合扭壳左右对 称、前后不对称。在竖向荷载作用下引起壳体顶部水平位 移，从而加大了拱架及壳面的挠度，构件的内力差异较大。 为缓解这一不利因素的影响，利用天窗隔板设置联系相邻 壳体的结构板，增大拱架的侧向刚度，并局部设置了两片 落地剪力墙，有效地减少了壳体顶部的水平位移以及壳面 的挠度。
会柔道和摔跤项目
将在该场馆举行。
区位图：
平面布局：
• 华南理工大学体育馆作 为体育场设施，其功能 要求就是能满足大量观 众观演大型体育竞技运 动的大空间和大跨度。 因此屋盖采用预应力混 凝土大斜柱和预应力混 凝土双曲抛物面扭壳相 结合的结构体系，结构 平面被四组大斜柱划分 为4片扭壳，每块扭壳 水平投影均为平行四边 形。
拱架内力分析：
• 拱架作为弹性边缘构件对整个结构的受力起着决定性的作 用。拱架是典型的弯剪扭构件，且上部受拉、下部受压， 需控制轴压比。另外，拱架的交点附近一般都有比较大的 内力集中，宜在构件端部加密箍筋。
拱脚水平推力平衡：
• 屋盖壳体较扁平，支承壳体的长向拱架与地面夹角仅为22. 37°，短向拱架与地面夹角分别为27. 35°、32. 68°，落地 点的水平推力约为11 000 kN。由于壳体及拱架内力对支 座位移比较敏感，平衡落地点的水平推力、控制支座位移 成为壳体安全的关键。为此，在拱架落地点间设置水平拉 杆以平衡水平推力，使结构成为自平衡体系。考虑到支座 间距离达149. 33 m 和108. 95 m，对水平拉杆施加有粘结 预应力，从而有效地控制支座的水平位移。预应力拉杆截 面为1 400 mm × 1 000 mm，配置4 × 15 s15. 2 的低松 弛高强度预应力筋。
谢谢！
双曲抛物面扭壳工程实例——
华南理工大学体育馆
班级：10建筑学 姓名：滕超 学号：1041401073
简介：
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华南理工大
学体育馆位于广州
大学城，总建筑面
积12377平方米，
设有坐席5632个，
可作为大型运动会
的乒乓球比赛馆。
在造型设计上，由
四个扭壳组合而成
的反曲屋面呈现出
流畅的造型和蓬勃
向上的生命
力,2010广州亚运