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輪輻式張拉整體鋼索膜結構案例--長春奧林匹克公園體育場


長春奧林匹克公園于2012年開始建設,是長春市“十二五”期間規(guī)劃建設的重大項目之一,位于長春新區(qū)核心區(qū)北湖科技開發(fā)區(qū),公園總占地面積52.76萬平方米,擁有能容納近4萬人的體育場、能容納1萬人的體育館、能容納3000人的游泳館、能容納近10萬人的全民健身館。






 

長春奧林匹克公園體育場采用獨特的輪輻式全張拉整體鋼索膜結構,總建筑面積為56186平方米,總座位數(shù)32200個,建筑結構高度為38.5米,罩棚桅桿頂高度為60米。結構平面投影近似圓形,其長軸方向長度為254.5米,短軸方向長度為249.2米。中心內環(huán)索為平面橢圓形,通過脊、谷索與圓形外環(huán)鋼結構桁架相連,立面呈馬鞍造型。脊索與谷索呈放射狀高低設置,并通過與高強度PTFE膜材的共同成型作用,形成波浪狀優(yōu)美的造型。



 

體育場屋蓋由鋼結構系統(tǒng)、鋼索系統(tǒng)和膜系統(tǒng)3部分組成。其中鋼結構系統(tǒng)布置在體育場的外圍,由三角形巨型空間環(huán)桁架、桅桿和斜撐桿組成。鋼索體系為雙層輪輻式拉索結構,主要由環(huán)索、谷索、內脊索、脊索、背索(包括上外脊索、下外脊索、側脊索、內拉索、外拉索和連系索)組成。
 



 

本工程屋蓋體系除環(huán)桁架、桅桿和斜撐桿外,均為柔性拉索。拉索種類有10種,共610根結構索。結構成型時的拉索張力大,且結構成型前后結構剛度變化大,造成節(jié)點多而復雜。 所以,拉索的節(jié)點設計是否正確成為結構設計中的關鍵所在。



 

此外,由于該結構體系與以往的輪輻式張拉結構不同,取消了上外壓環(huán)。而是通過背索拉緊桅桿,平衡徑向脊索的部分拉索力。以設置背索的桅桿構造替代上壓環(huán),使得結構看起來更加輕巧,但因此增加了索的種類和數(shù)量,使節(jié)點更加復雜,增加了施工難度。因此如何讓12根拉索僅占據(jù)一榀位置便可完美呈現(xiàn)膜結構造型,成為在此次節(jié)點設計的重中之重。鋼索提供商堅朗通過引入鑄鋼節(jié)點設計,確保節(jié)點設計滿足結構設計要求,攻克了這一難題。