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伦敦【千禧穹顶】屋顶膜面被强风撕破,风荷载对膜结构的影响

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来源:向阳空间结构资讯,作者:向阳博士

伦敦O2体育馆(原名:千禧穹顶)的屋顶膜面被风撕破▲

2月18日,英国怀特岛检测到的最高风速达122英里每小时,尤尼斯正式超过1987年的115英里每小时的大风暴,成为英国史上遭遇的最强风暴。伦敦O2体育馆(原名:千禧穹顶)的屋顶膜面被风撕破。

尤尼斯风暴是2月14日被英国气象局命名的,在德国的名字为泽内普,丹麦则称其为诺拉,不过都是同一个风暴,这种发生在冬季的不叫台风,也不是飓风,而是叫做温带气旋,达到一定级别的则被称为炸弹气旋。

122英里/小时=196公里/小时=54.5米/秒,当然这是最高风速,而且还有风速时距的换算,但肯定大大超过设计基本风速。

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【行业知识】“风荷载”的那些事儿


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伦敦千禧穹顶由著名的Richard Rogers 事务所承担建筑设计,结构设计由Buro Happold完成,是建筑师梦幻与工程师创新的完美结合。

膜材原先采用以聚酯为基材的织物,以后考虑使用年限长改用涂聚四氟乙烯的玻璃纤维织物,(美国Chemfab产的Sheerfill,厚1.2mm.)为了防止结露,又增加了能隔音、隔热的内层(美国产Fabrasob)。千年穹顶膜材的改变也成为英国媒体的话题,搞得沸沸扬扬。原先聚酯膜材的合同由德国Koch公司获得,有些人就批评政府不该将合同给德国。以后英国政府又以改用较好的材料为理由,将合同给了日本控股的美国Birdair公司,这又引起了亲反对党舆论的反对和Koch公司的抗议与索赔。

穹顶直径365米,周圈大于1千米,中心高度为50米,它由超过70千米的钢索悬吊在12根穿出屋面100米高的钢桅杆上。屋盖采用圆球形的张力膜结构。屋顶由带PTEE涂层的玻纤材料制成。在穹顶的中心是一个灵活的、极富戏剧性空间效果的中心舞台。膜面支承在72根辐射状的钢索上,其截面为2×φ32,这些钢索则通过间距25米的斜拉吊索与系索为桅杆所支撑,吊索与系索同时对桅杆起稳定作用。另外还设有四圈索行架将钢索联成网状。

膜结构屋面设计中的一个关键问题是要避免雨雪所形成的坑洼,千年穹顶的大部分屋面都比较平坦,因此膜面的支承结构必面对清除这些难点,同时将周围的索抬高于膜面,能使连续水流达到排放干管。幅向索在周圈与悬链索相连共固定在24个锚圆点上,顶部则与12根φ48钢索组成的拉环连接,拉环直径为30米,中设天窗供穹顶通风用。桅杆为梭形,由纵向的圆钢管与横向的方钢相贯焊接成格构状,桅杆沿直径200米的圆周设置,支承在由四根杆组成的四角锥形底座上。一些细钢索从高10米的底座引出,因而不妨碍展出。

2000年底,千禧穹顶关闭,辗转后,业主变为了美国安舒茨娱乐集团(the Anschutz Entertainment Group),并得到西班牙电信英国有限公司(Telefónica UK Limited)的赞助,2005年5月31日重命名为O2。O2在2007年重新开业,成为一个多功能娱乐场所。经过6亿英镑巨资翻修后,O2可以在溜冰场、篮球场、会场、私人租用场地和演唱会场地间任意切换。


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