索结构在建筑领域的应用与发展(四)

2017-10-24 18:44:16 admin 4

目前,在国内外典型的索桁架工程应用有以下两个:

①深圳市宝安体育场

深圳市宝安体育场用于承办2011年第26届世界大学生运动会的足球比赛。体育场屋盖采用环形空间索桁结构,由36根钢柱支承,空间形状为马鞍形,平面投影为椭圆形。椭圆外环长轴为230米,短轴为230米;内环长轴为129米,短轴为122米;径向索桁平面投影长度54米。外环标高为23.8米~33.45米,内环标高为37.515米~39.65米。

②2002年韩日世界杯釜山体育场

釜山体育场的建筑设计由韩国空间创作组完成,结构设计由德国斯图加特勃哥曼事务所完成,最先设计为2002年亚运会主体育场,并可作为多用途的展览馆,屋盖可设计成开启结构;后因韩国釜山市政府决定将其用于2002年世界杯,屋盖即设计成带椭圆开口的大型索桁结构体系。整个结构外围为直径228米的圆形环梁,由48根倒Y型混凝土柱支承,内环椭圆平面尺寸为180米×152米;东西向(短轴)索桁架的高度最大为21.6米,南北向(长轴)最大为13.6米。整个结构形式继承于肋环型索弯顶的结构形式,由环索、径向索(脊索、斜索)、垂直索、压杆(立柱)及环梁组成。上层环索为3根Φ71钢索,下层为3根Φ94钢索;径向索依据实际受力情况而不同,上层脊索为Φ43~Φ52钢索,下层斜索为Φ52~Φ68钢索;垂直索为Φ18钢索;压杆采用壁厚为355毫米×25毫米的钢管。下环索的预拉力为8600节,在静载作用下,结构的最大位移为0.174米,百年一遇最大不均匀风荷载下的最大位移为2.355米。

⑸索膜结构与索网结构

膜结构主要包括充气膜结构、气承膜结构、张拉膜结构3类。其中,张拉膜结构又包括悬吊式膜结构和骨架式膜结构,两者都是以钢索和钢构件为主承重结构传递膜面外界荷载的,因此,张拉膜结构又称为索膜结构。索网结构与索膜结构之间有一些交叉的地方,如果索网结构的屋面覆盖材料用膜材,就可以称之为索膜结构,但并不是所有的索膜结构都是索网结构。有些索膜结构中膜材是作为主要的受力构件的,如张拉膜结构。鉴于上述索网结构和索膜结构之间的紧密联系,本文将其综合为一节介绍。

从目前公开的文献来看,世界上第一个索网结构建于1951年,是美国MatthewNowiski和FredSeverud共同设计的RaleighArena(雷里活动中心),索网为双曲抛物面。FredSeverud的学生FREIOtto在此基础上,提出物理模型法的找形理论,并应用于膜结构。1967年,蒙特利尔展览会西德馆首次将索网结构与膜结构结合起来,被业界认为是索膜结构在大跨度建筑结构领域应用的里程碑。此后,索膜结构开始广泛应用于大跨度建筑结构,典型的国外工程实例有沙特阿拉伯吉达国际航空港、美国圣地亚哥会议中心、美国丹佛国际机场等。典型的国内工程实例有青岛颐中体育场、威海市体育中心体育场、海南博鳌亚洲论坛主会场、芜湖体育中心体育场等。

五、结论

索结构体系作为一种主要的预应力钢结构体系,其体系越来越丰富,发展速度越来越快,科学体系越来越完整,工程应用也越来越多,从整体上来看,我国在弦支结构、斜拉结构、索桁架、索网结构和索膜结构等方面的建造技术水平代表了世界水平。但是在索穹顶结构方面,我国目前建造的最大跨度索穹顶仍然落后于国外,因此今后还需在现有的实践和理论基础上,继续对索结构,尤其是索穹顶结构的施工控制理论与设计优化理论进一步开展研究,使索结构体系能够得到健康快速的发展。