奥林匹克体育场

奥林匹克体育场调研报告

益阳市奥林匹克体育场依山就势，气

势非凡，规模宏伟，造型强劲。东、西两

片看台进口张拉膜悬挑雨蓬，造型粗犷有

力而轻巧，充分体现出时代性、标志性和

地方独特性。总建筑面积25109平方米，

塑胶粒面层田径场地12199平方米，植草

足球场7140平方米，可容纳观众3万人以上。体育馆呈飞蝶状的银灰色抛物面屋顶，造型直径79.2米的圆形平面及形体，与公园整体自然环境形成现代人文景观。建筑面积10300平方米，内场地为双层体育专用木地板地面，安装有中央空调系统， 44平方米的双屏电子显示系统。看台固定座席为5000个。

此次主要调研方向为体育场的结构设计，所以从以下两个方面讨论。

钢筋混凝土梁板结构设计

体育场馆属于空旷结构，屋顶一般为大跨度空间网架或桁架，各楼层周边布置看台等．体育馆中间为比赛场地，2长边、一短边为观众看台，

看台下设办公室及设备用房，另一短边根据使用功能

要求设计为舞台及相关舞台设施用房．由于使用功能

的要求，看台处设计成斜框架结构，见图1，利用斜

梁把看台分割成数块板格进行计算．斜框架梁的PKPM

建模属于特殊构件建模，存在较多处不同标高斜梁的

输入，具有一定的复杂性，建模时尤其要注意以下几

点：1)斜梁不能超过本层高度(顶层例外)，要一段一

段往里输；2)坡楼面荷载是可正确传递的，satwe计算

时，应按弹性板计算，斜板配筋与平板一样，钢筋长度

按实际长度给出；3)坡楼面(除斜梁外)带有横梁时，由

于楼层模型的局限性，斜梁的上下层连接处需布置端

柱，见图2．遇到这种情况可采用2种方式处理：一是布

置层间梁，以楼板为基础将层间高度设为0；二是增设

标准层(上一层、下一层)，每层梁柱均要齐全，否则不

能形成封闭房间，将梁抬高成坡屋面，该处柱子高度取

为0‘1|。

图2 斜梁的上下层连接

罩棚钢结构设计

对于带有较大悬挑结构罩棚的看台来说,协调上部钢结构传递的内力,概念性加强结构的整体刚度,使主体结构能较多地发挥整体空间作用,同时加强对支座节点处框架柱的约束作用,是本设计的重点之处。对于支座节点处预埋件的处理也应高度重视。

钢结构采取圆管相贯焊接的节点连接形式，下面着重介绍桁架与预埋板的连接、飞柱顶升装置以及膜与桁架的节点连接，这些节点在膜面预张力的施加、膜与桁架间力的传递、桁架与预埋板之间力的传递方面起着关键性的作用。

图3为桁架与预埋板连接处节点详图。力学计算模型中此处节点考虑为理想的铰节点，只承受拉（压）力和剪力，而不传递弯矩，图示的构造方法较好地保证了设计计算假定。

图4为飞柱顶端及飞柱底端示意图。飞柱顶端钢板

压制成半球形，确保与膜面接触时不损伤膜材，并

通过这个半球给膜面施加预张力，而相邻处的耳板

则能使相连接的4根脊索与膜能有紧密的接触，并

使膜面在给定的预张力下保持设计要求。飞柱底端

是膜面初始预张力和索预拉力施加的主要机构。

当膜结构与刚性边界如钢结构相连时，其连接

处的做法通常是采用边绳与夹板的方式，桁架与膜

的连接节点做法如图5所示，

边绳被压在连续的夹板之间，支承在夹板上的边绳使膜固定以

图3 钢结构支座节点详图

图4（a）飞柱顶端示意图（b）飞柱底端示意图

图11 主桁架与膜的连接节点

图12

脊索与膜的连接节点 图13 边索与膜的连接节点 形成具有一定刚度的边界条件,夹板具有光滑的圆角，并在下面垫有PVC 垫片来保证膜面上的应力能均匀地传递到桁架上而不产生应力集中，同时夹板具有足够的强度来承受在设计中所考虑的膜中的最大应力而不产生扭曲。夹板采用铝合金材料，紧固螺栓为不锈钢材质。

脊索与膜连接的地方需要在膜材下面热合一条补强膜条，如图12。膜单边和边索连接时采用图13的方式来实现，即将索穿在膜边索套内，这样膜中的应力可以通过索套直接均匀的传递到索上，磨擦力阻止了膜和索的相对滑动。脊索和边索以及飞柱下部的拉索均采用包塑钢丝绳。

膜结构设计过程的最后一个环节是剪裁设计，即经过剪裁分析将膜结构曲面划分成膜片，然后在市售的薄膜卷材上利用计算机进行剪裁下料的分析工作。剪裁分析过程是一个比较关键性的环节，剪裁设计结果的好坏直接影响到加工后的膜材能否张拉到位以达到设计预张力的要求、影响到安装后的效果好坏（是

否出现松驰、褶皱现象），甚至直接影响到结

构的安全性。

膜单元的预张力的施加是通过顶升飞柱

来完成的。膜单元展开并固定好后，将飞柱

底部的下拉索与飞柱连接好，便已具备顶升

飞柱的条件。通过液压千斤顶调整飞柱的位

置，利用飞柱顶端逐渐将预张力施加到膜面

上，最终达到设计要求。