柳州李宁体育馆异形外罩钢结构分析与设计VIP专享VIP免费

第41卷第12期2011年12月建筑结构BuildingStructureVol．41No．12Dec．2011柳州李宁体育馆异形外罩钢结构分析与设计王帆，郭丰硕，张志刚，罗永成，曾赟盛(华南理工大学建筑设计研究院，广州510640)［摘要］柳州李宁体育馆包括主馆和训练馆两个单体，外形酷似大小不同的两块石头。如何构造出符合建筑设计要求的外形是本项目结构设计首先要解决的难题。经结构选型分析，主馆中心屋盖采用双向桁架结构，外圈屋盖和墙体采用半跨刚架结构;训练馆采用异形门式刚架结构。因主馆和训练馆屋盖均有起拱，故两馆屋盖周边均设有较强的环箍。为了保证主馆双向桁架交汇节点的刚性，采用了一种矩形截面构件扭转交汇焊接相贯节点，介绍了该类型节点的构造并进行了有限元分析。［关键词］体育馆;结构选型;双向桁架;门式刚架;扭转交汇焊接相贯节点中图分类号:TU392文献标识码:A文章编号:1002-848X(2011)12-0101-07StudyanddesignonsteelstructureofLiuzhouLiNingGymnasiumWangFan，GuoFengshuo，ZhangZhigang，LuoYongcheng，ZengYunsheng(ArchitecturalDesignandResearchInstitute，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract:LiuzhouLiNingGymnasiumincludesthemaingymnasiumandtraininggymnasium．Itsshapelooksliketwodifferentsizesofstones．Thefirstimportantproblemishowtoconstructashapethatcouldfitarchitecturerequirementinthestructuraldesignoftheproject．Bytheanalysisofstructuralselection，two-waytrussstructuresystemandhalf-spanrigidframearerespectivelyadoptedintheupperroofofmaingymnasiumwithinconcretecolumngridandtheroofandwalloutsideconcretecolumngrid，meanwhile，portal-rigidframeisadoptedintraininggymnasium．Becauseoftheobviousarchofthemaingymnasiumandtraininggymnasium，stronghoopsaresetinrotationwithtworoofs．Inordertoensuretherigidityofjointthattwo-waytrussesmeet，akindofreverse-intersectofrectangular-sectionsteelmembersweldingintersectionjointisadoptedinthisproject．Structureandfiniteelementanalysisofthistypeofjointarefocusedon．Keywords:gymnasium;structuralselection;two-waytruss;portal-rigidframe;reverse-intersectweldingintersectionjoint作者简介:王帆，博士，副教授，一级注册结构工程师，Email:wangfan@scut．edu．cn。1项目简介柳州市李宁体育馆位于柳州市河东新区，由主馆和附设的训练馆两部分组成，其中主馆高度29m，建筑面积18598.5m2，设固定座位6033座，活动座位1992座。训练馆高度18m，建筑面积1978m2，内设70m×40m的比赛场地、训练厅和器材室。为了体现柳州“奇石城”的特色，李宁体育馆的外罩被设计成由斜面和扭曲面组成，两馆外观形似两块形状奇拙、棱角分明的奇石(图1)。其地面以上的主体可以被看作为由上而下的三部分组成:1)金属外罩;2)玻璃幕墙立面和金属幕墙立面;3)框架底座。结构设计的重点和难点在于如何构造金属外罩的支承体系。2结构选型主馆的外罩可以被视为由屋盖、金属外墙以及外挑屋檐这三个部分组成，其中:屋盖包括10块斜面，11条相交棱线，除少量玻璃天窗外，其余全由金属板覆盖，最高点标高29m，最低点标高22m，水平投影长109.5m，宽97m。金属外墙上接屋盖并围合四周，由32块斜面或扭曲面组成，均以金属板覆盖，最高点标高26m，最低点标高12m。外挑屋檐上接图1李宁体育馆效果图金属外墙，由38块斜面或扭曲面组成，均以板面朝下的金属板覆盖，最高点标高18.8m，最低点标高11m。主馆外罩下方是玻璃幕墙立面和金属幕墙立面，其底部坐落在标高6.2m的平台上，上接外挑屋檐，最高点标高15.7m。幕墙立面基本都是顶部向外倾斜的造型，与水平面最小夹角为56°。外罩和幕墙立面共同构造出主馆的“奇石”形态。训练馆建筑形体相对简单:其外罩由屋盖、金属幕墙立面及玻璃幕墙立面组成。屋盖包括10块斜建筑结构2011年面，全部由金属板覆盖，最高点标高20.1m，最低点标高12.2m，水平投影长54.7m，宽43m。幕墙立面最高点17.6m。靠近主馆的部分幕墙可以坐落在标高6.2m的...