文档介绍：华南理工大学体育馆
简介:
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。
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。
造型:
华南理工大学体育馆的造型奇特,线条优美流畅,仿佛一只振翅欲飞的雄鹰。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。
整个立面由竖向的大立柱作为主要元素,柱与柱之间则通过玻璃连接,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顶,使整栋建筑既轻巧灵活又不失稳固。
屋盖主要进行了竖向荷载、风荷载、地震作用、温度作用、结构整体稳定计算和施工过程模拟分析,着重分析了屋盖壳体结构( 包括支承壳体的边缘构件) 的内力与变形,并对看台框架部分进行校核。
采用子空间迭代法计算结构前50 阶振型模态,由于下部结构刚度很大,前20 阶振型模态基本以屋盖的竖向振动为主,结构前10 阶振型频率如表1 所示,图4 为结构的1 阶振型模态。
对于负高斯曲率的双曲抛物面薄壳,不存在壳
体整体稳定问题。但在较扁平的鞍部附近,有可能局部失稳。在竖向荷载和壳体预应力作用下,结构稳定性分析结果表明: 结构的前几阶屈曲模态均为壳体或拱架的局部屈曲,且施加预应力的大小对壳体局部屈曲的影响很大。因此,不宜加大壳内的预应力水平。
壳体应力分析:
屋盖由四片双曲抛物面扭壳组成,每片壳体边缘构件的刚度和受力特点差异较大。拱架跨度大,竖向荷载作用下的变形大( 竖向变形约42 mm) ,属于弹性边缘构件,而边梁跨度小,竖向荷载作用下的变形小( 竖向变形约1 mm) ,可认为是刚性边缘构件。因此,壳内的应力分布与一般刚性边缘构件的双曲抛物面扭壳的应力分布有一定的差异。图8 ~10 分别为在竖向荷载作用下( 无预应力) 壳体中面的最大和最小主应力与主应力的包络云图。由图10 可以看出,壳体的拉应力主要分布在刚性边缘构件的角部,最大主拉应力约2. 1 MPa; 压应力主要分布在弹性边缘构件( 拱架) 附近,主要由处于拱架受压翼缘壳与拱架的共同作用,最大主压应力约4. 9 MPa。
壳面混凝土收缩应力控制:
壳体平面尺寸较大,*。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。为减少因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。