鄂尔多斯东胜体育场开合屋盖结构设计

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1、鄂尔多斯东胜体育场开合屋盖结构设计　　中国建筑设计研究院:范重副总工程师范重：各位专家，各位同行，大家下午好！非常高兴今天能够有机会来这里跟大家介绍以可开合屋面为特点的体育场。听了前面各位介绍以后，我感觉很有收获。　　介绍分这么几个内容：工程概况、结构体系、技术难点、混凝土结构、固定屋盖、巨拱与钢索、空间移动式活动盖，最后把一个最新投标的工程跟大家介绍一下。　　大家知道鄂尔多斯是我们国家北方经济非常发达的地区，目前的建设量非常大。这个体育场的规模是45000人，最近规模有一点调整，面积是86万多平方米，它的特点是有一个可开合的屋顶，满足全天候使用。　　建筑造型的话，大

2、家看到这是建筑的效果图。这里还有主体的体育场，分为游泳馆、体育场和会馆，是一个一场三馆的体育中心，这是一个建筑的效果图。这是另外一个侧面，这是一个平面的布置，平面的布置靠西侧的是我们主体育场，靠旁边的类似于飘带，在内蒙古，含义是哈达。这是另外三个馆，这是建筑的平面，基座层主要是一些运动员的服务，停车、办公的区域。从二层开始是一些功能的房间，一些零售店、卫生间。已经出现看台了，在上面主要是以观众席为主，观众坐席。屋顶可开启的部分是在中间，旁边是轨道。这是建筑的立面剖面图。这是我们的大拱立面，这是侧面。　　我们介绍一下结构体系，结构体系有几个特点：一个是混凝土结构采用了一

3、种框架、钢架混合的结构体系。预制看台采用混凝土的看台。这是基座层结构布置的情况。这是二层，这是三层，基础设计我们采用了灌注桩技术。在旁边的部分用独立的基础，不用联合的基础，通过后浇带来达到一个最优的经济性，比较有特点的是巨拱的基础，我们在拱的两端各有35根桩，而且埋深是比较深的，相应还有一些控制指标，水平推力作用下的水平位移控制是我们关注的问题。　　对于带有活动盖的部分我们要确定一下哪一个是固定的盖，哪一个是活动的盖，这是一个三维的图，我们固定的盖是由三种构件来组成的。一个是两个平行的主桁架，又叫轨道桁架。可以看得出来主桁架，跟它垂直的方向我们叫次桁架，周边一圈叫环向

4、桁架，跨越整个体育场，南北方向是一个巨拱，拱的跨度非常大，达到330米，最大高度是120米，这个拱是倾斜的，倾斜的角度是度，我们也曾经跟建筑师来商量，我们说这个拱的倾斜会造成施工、设计各方面的复杂性，特别是可开启屋盖是非常关键的，如果是拱倾斜的话就形成不对称的结构，要控制起来就非常困难。包括索的控制，难度就大大增加了，但是经过反复的磋商，说白了就是讨价还价，最后建筑师把拱的倾斜角度逐渐地缩小了，最后最小他们认为是度，不能再让步了。　　我们一共有25组钢索。在主桁架的旁边设定了一个上反的三角形桁架，这个桁架一个是设置索的吊点，再一个是形成比较高的端面。这个比较高的端面再

5、加上索的提拉力就控制了轨道的变形，将来运行的可靠性就可以得到一个基本提升。当然还有一些其他的措施。　　这个建设地点是在内蒙古的鄂尔多斯市，靠近包头的地方，这个地方的气侯特点是干燥、寒冷、无霜期长，最低温度接近零下30度，这个是我们首要克服的难题，首先要克服超长的混凝土结构不适合带来的问题，还有一些钢结构在温差很大的条件下怎么样来控制温度，这是我们设计当中的一些难题。　　我们在整个设计分析过程当中讨论了常规的荷载和效应。这个工程大家看一下这个体系比较特殊，我们也做了风洞实验。我们比较了活动盖闭合、开启，还有半开状态下结构表面风压的分布情况。一般带开合屋顶的结构有一个状态

6、，虽然局部屋顶是可以开启的，但是这个状态平常是打开的，是一个常开状态，这个跟它的使用率是分不开的，原因是因为一般性主体育场主要是足球比赛、田径比赛，足球比赛需要草坪，草坪需要阳光，所以这时候是常开状态，体育比赛场地都在露天的情况下，所以这个场的定位是常开状态，虽然可以关闭，但是状态是常开的，不过也遇到一些难题，比如说消防是算室内，还是室外呢，这个很难说服专家说室外的场，很多时候要按照关闭的时候来采取措施，还有很多类似的问题，主要是这类的场馆数量还比较少，没有专门的规章规程。　　我们发现一个很有趣的现象，当地的场馆活动屋面在全闭状态下形成了一个球冠的状态，球冠的半径为3

7、60米，开启了以后不但效应小，风荷载绝对直径小，所以我觉得我们从管理规定上有相应的要求，在风等级情况下要把这个活动屋面处于一个开启的状态，这是一个很重要的措施。如果是关闭状态的话付出的代价是比较大的，用各方面的指标控制起来都比较困难一些。　　地震作用的话我们做了很多很多的比较。根据各个构件的重要性提出了各个不同部位的抗震性能指标。大拱的重要性无疑是非常高的，特别是是拱角的部分，还有一些部位是支撑屋盖环向不可缺少的部分。这是有一个斜柱。我们需要做时程分析，我们选了三种，这个工程技术难点有这么几个：　　第一个，结构体系复杂。实际上我们在设计当中也引入了调