由上海城乡建筑设计院设计的拓高乐体育娱乐中心(位于成都市锦城绿道范围内)主体结构已经封顶完工。目前体育娱乐中心主体封顶,正在进行附属设施施工,预计于2023年春季正式投入运营。拓高乐集团创立于英国,致力于为全球玩家打造高科技赋能的运动娱乐社区,凭借创新的娱乐技术与理念成为休闲娱乐及餐饮等为一体的休闲圣地。
方案效果图
建设中的整体图 1. 项目结构概述本项目地上结构三层,地下一层,主体结构采用钢框架结构,钢框架结构具有空间灵活性高、自重轻的优点,并且可以将梁、柱等构件标准化,构件均在工厂中生产。项目总建筑面积12000m2。项目北侧室外击球区存在较大转换悬挑区域,为了保证结构的侧向稳定性,以及建筑的造型需求,设计在中部和两端采取了斜向交叉支撑的方案。斜向交叉支撑可以保证屋盖的整体性,提高空间刚度。仅由空间桁架及屋面材料组成的屋盖结构,难以满足大悬挑的造型需求,在适当部位用支撑连系起来后,屋盖成为稳定的空间体系,保证了整个结构的稳定,避免压杆侧向失稳,防止拉杆产生过大的振动:支撑可作为屋架弦杆的侧向支撑点,减小弦杆出平面外的计算长度;承担和传递水平荷载,如纵向和横向风荷载、悬挂吊车水平荷载和地震作用等。斜向支撑的添加还可以保证结构安装时的稳定与方便,屋盖的安装首先用支撑将两相邻屋架连系起来组成一个基本空间稳定体,在此基础上即可顺序进行其他构件的安装。本项目通过YJK和MIDAS Gen对结构中的关键悬挑进行了分析,最终杆件截面和布置形式满足了建筑美观的要求。同时,还使用ABAQUS对左侧大悬挑关键节点进行了验算,保证结构的安全。
来源:YJK结构分析软件模型
来源:MIDAS Gen结构分析软件模型
2. 悬挑屋板设计
左侧悬挑屋板效果图 本项目地上钢框架一个重要的特点是存在较大悬挑结构:左侧悬挑屋面出挑为21.7米,采用根部加斜撑的悬挑空间钢管桁架结构;右侧悬挑屋板跨度为12.7米,采用悬挑工字钢梁配合支撑的结构形式。悬挑桁架的传力路径明确,可以较好的控制力的传递方向。桁架梁通过上下弦拉压来抵抗弯矩,可以较好的发挥材料的性能。根据工程经验,考虑到业主方和建筑的要求,将桁架高度定为1.2m。设计桁架梁时,在沿跨度方向(径向)设置三道主桁架,作为主要受力构件。主桁架的布置主要考虑了悬挑根部支座数量的限制。在垂直于跨度方向(环向)设置四道次桁架。最外围的次桁架主要用于减小边缘风振效应。其余三道次桁架的作用主要为防止主桁架失稳。次桁架布置间隔的设置主要考虑了支座附近主桁架杆件轴力较大,更容易失稳,所以尽可能减小了主桁架弦杆的计算长度。
桁架上弦和下弦平面布置如下:
左侧悬挑桁架平面布置图
YJK计算结果:风吸荷载验算悬挑结构的位移
MIDAS计算结果:风吸荷载验算悬挑结构的位移
现场照片 3. 关键节点设计左侧悬挑关键节点为下弦杆与支撑的交汇节点,该处节点相连接的杆件设计内力基本为轴压力。对于该处节点相连的杆件承载力验算,采用通用有限元软件ABAQUS进行计算。最大应力为301.7MPa,出现在次桁架与主管交界处。该处无缝钢管壁厚为16毫米,设计强度为345MPa。实际上由于在次桁架与主管交界处为焊缝连接,实际接触面积大于模型中面积,应力应小于301.7MPa,该节点杆件并未屈服,处于安全阶段。由于在工程设计时一般要求大跨度悬挑留有安全余量,期望最大应力为设计强度的80%,即276MPa(根据朱炳寅老师的建议大跨关键性构件按0.7控制)
关键节点设计内力示意图
下弦节点网格划分示意图
关键节点应力分析
在整个项目的施工过程中,场馆钢结构的搭建属于技术难度最高、耗时最长的部分。其中,也遇到了一些难题,在甲方,建设单位与我们设计单位的积极交流与沟通下都一一解决。在此次大悬挑的钢结构设计过程中,我们也积累了非常宝贵的设计经验。 4. 外场旗杆项目外场击打区约占地20000m2,由球坑和外场旗杆加围网组成,旗杆高度约28~50m。旗杆截面600~1200mm的圆管。主要设计难点在,风荷载的计算设计;施工难点,在于现场安装拼接需要精准对位。
平面图
旗杆立面图 采用midas软件对其分析其强度、位移等指标。根据《建筑结构荷载规范》,成都地区基本风压为0.30kpa。自立式高耸结构高度Z处风振系数 ;结构自振周期,,单管塔阻尼比,根据《高耸结构设计标准》表4.2.9-1查得。结构总高度,地面粗糙度类别为B类,查表4.2.9-2得。
迈达斯位移结果
现场照片 5. 项目概况项目名称:成都美洲时尚体育公园拓高乐场馆 项目地点:位于成都市武侯区锦城绿道范围内,南侧为美洲公园,西侧为成都绕城高速路,东侧为锦城大道,北侧为白家立交 设计单位:上海城乡建筑设计院有限公司 施工单位:中建科工集团有限公司 |