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轮辐式张拉整体钢索膜结构案例--长春奥林匹克公园体育场
长春奥林匹克公园于2012年开始建设,是长春市“十二五”期间规划建设的重大项目之一,位于长春新区核心区北湖科技开发区,公园总占地面积52.76万平方米,拥有能容纳近4万人的体育场、能容纳1万人的体育馆、能容纳3000人的游泳馆、能容纳近10万人的全民健身馆。
长春奥林匹克公园体育场采用独特的轮辐式全张拉整体钢索膜结构,总建筑面积为56186平方米,总座位数32200个,建筑结构高度为38.5米,罩棚桅杆顶高度为60米。结构平面投影近似圆形,其长轴方向长度为254.5米,短轴方向长度为249.2米。中心内环索为平面椭圆形,通过脊、谷索与圆形外环钢结构桁架相连,立面呈马鞍造型。脊索与谷索呈放射状高低设置,并通过与高强度PTFE膜材的共同成型作用,形成波浪状优美的造型。
体育场屋盖由钢结构系统、钢索系统和膜系统3部分组成。其中钢结构系统布置在体育场的外围,由三角形巨型空间环桁架、桅杆和斜撑杆组成。钢索体系为双层轮辐式拉索结构,主要由环索、谷索、内脊索、脊索、背索(包括上外脊索、下外脊索、侧脊索、内拉索、外拉索和连系索)组成。
本工程屋盖体系除环桁架、桅杆和斜撑杆外,均为柔性拉索。拉索种类有10种,共610根结构索。结构成型时的拉索张力大,且结构成型前后结构刚度变化大,造成节点多而复杂。 所以,拉索的节点设计是否正确成为结构设计中的关键所在。
此外,由于该结构体系与以往的轮辐式张拉结构不同,取消了上外压环。而是通过背索拉紧桅杆,平衡径向脊索的部分拉索力。以设置背索的桅杆构造替代上压环,使得结构看起来更加轻巧,但因此增加了索的种类和数量,使节点更加复杂,增加了施工难度。因此如何让12根拉索仅占据一榀位置便可完美呈现膜结构造型,成为在此次节点设计的重中之重。钢索提供商坚朗通过引入铸钢节点设计,确保节点设计满足结构设计要求,攻克了这一难题。