Changchun Olympic Park Stadium
Structural Design
项目地点丨吉林省长春市
建筑类型丨体育建筑
建筑面积丨54,000 ㎡
设计韶光丨2010
竣工韶光丨2020
设计单位丨北京华清安地建筑设计有限公司、清华大学建筑设计研究院有限公司、中国航空方案设计研究总院有限公司、北京中元工程设计顾问有限公司
项目卖力人丨刘伯英 胡建新
建筑设计丨杨洪生 林嵘 张冰冰 杨伯寅 胡鹏 周珏 钟凯 王丽娜 叶江山
构造设计丨蒋炳丽 杨霄 葛家琪 刘彦生 何晓洪 刘召军 庄艺斌 沈敏杰 刘丽颖 王力 董以强 王雷 李铠靖
给排水专业丨宋肖肖 杨帆
暖通专业丨吴晓燕
强电专业丨费洪凤
01
项目概况
Project Survey
▲顶视图
长春奥林匹克公园位于长春高新技能开拓区北区，运动场位于全体用地的中间，总建筑面积54000m²，不雅观众坐席总数31,684座，比赛园地设有国际标准足球场和田径比赛园地。平面为直径为260m的圆，东西看台罩棚悬挑约42米；南北看台罩棚悬挑约25米。运动场立面设计采取“长白林海”的理念，并承托以森林之城的观点由运动场下层的树木质感的立面一贯延伸到山形的屋顶。
▲项目基本形态
▲立面夜景
02
构造体系
Structural System
▲鸟瞰图
▲立面日景
运动场罩棚采取内环-外环-径向索组成的整体张拉索膜构造，内环为一组拉索组成，外环为三角形钢构造空间环桁架，外环桁架仅通过40个径向滑动的铰支座与下部构造相连。形成“部分自平衡的构造体系”。
▲构造整体三维模型
下部构造采取现浇钢筋混凝土框架构造，充分利用建筑立面上的 “树枝”构造增加了下部构造的抗扭刚度。根本采取桩基，桩端持力层为泥岩。
▲运动场内部
03
构造创新
Structural Innovation
部分自平衡的构造体系
▲方案比较
▲方案比较打算
通过不同的支座类型和支配办法分别形成斜拉构造体系、完备自平衡构造体系及单向滑动的部分自平衡体系等，比较不同体系索的内力、刚度、钢桁架的用钢量、钢构造支座反力以及下部构造的内力分布，选择最优的构造体系，即仅在环桁架内侧支配单向（径向）滑动铰支座的部分自平衡的构造体系。
▲方案比较打算
钢管混凝土马鞍形空间环桁架
▲钢-混凝土组合空间环桁架
▲钢-混凝土组合空间三角环桁架现场实景图
钢构造环桁架作为压力环整体承受了巨大的压力、弯矩和扭矩。环桁架采取空间三角桁架，一根上弦，两根下弦。整体环桁架的繁芜受力，对付环桁架弦杆为轴力和弯矩以及很小乃至可以忽略的扭矩，对付环桁架的腹杆仅为轴力。桁架上弦内力大且任何工况下均为压力，将上弦杆设计为内填高强混凝土的钢管混凝土组合截面，充分利用了混凝土抗压性能好、造价低的优点，降落了工程造价。
▲轴力争
约722米长的马鞍形钢筋混凝土预应力内环梁
▲钢筋混凝土预应力内环梁位置示意图
▲内环梁轴力争
运动场的上部外环桁架通过径向可滑动的铰支座与下部内环柱顶连接，支座环向不可滑动。下部构造承受上部构造传来的环向力以及径向的摩擦力。由于空间的马鞍形，这些荷载使内环梁部分跨段产生较大拉力，部分跨段产生较大压力。环梁不设永久缝，所在地区四季分明，温差较大，运动场作为一个环形构造，温度浸染无处开释，使构件产生较大拉力。两者组合时，最大拉力达到10000kN多，且各跨段分布极不屈均，比较普通预应力混凝土梁，空间曲线预应力环梁受力状态繁芜，内力重分布征象显著，设计应考虑不同施工次序下各工况荷载的组合，不同的跨段采取不同的预应力度，精确仿照施加预应力后的内力重分布，并考虑施工过程构造的安全性和影响，担保预应力的张拉过程中构件的内力在可控范围内。
▲培植中的钢筋红凝土预应力内环梁
▲构造试验搭建
04
国家发明专利
National Invention Patent
对付运动场构造设计的创新技能，共申请了4项国家发明专利并得到授权。
▲专利证书
来源：THAD清华建筑设计院
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