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马鞍形索穹顶,天津理工大学体育馆屋盖

 

马鞍形索穹顶,天津理工大学体育馆屋盖
马鞍形索穹顶,天津理工大学体育馆屋盖

天津理工大学

体育馆屋盖


马鞍形索穹顶,天津理工大学体育馆屋盖


马鞍形索穹顶


马鞍形索穹顶,天津理工大学体育馆屋盖

设计单位:天津大学建筑设计研究院
总包单位: 天津天一建设集团有限公司
钢结构安装单位:天津中际装备制造有限公司
索结构施工单位:北京市建筑工程研究院有限责任公司
索具类型:坚宜佳·高钒拉索
竣工时间:2017年
01/
概 况



天津理工大学体育馆位于天津理工大学新校区内,砼框架柱顶最高27.5m,钢膜结构最高点32.45m,包括中心赛场、训练馆及配套辅助用房,主体单层,局部三层,总建筑面积17100平方米,座位总数为5086座。屋盖采用先进的索穹顶结构体系,屋面采用膜材和金属屋面板两种材料。该体育馆屋盖是国内第一个跨度超过100米的马鞍形索穹顶结构,在世界范围处于领先水平。目前全国只有三个已经建成的索穹顶结构的建筑,但都为圆形并且跨度较小,理工大学体育馆是全国最大的索穹顶结构。
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图1 天津理工大学体育馆

02/
索结构体系

1)索结构体系组成
该工程索穹顶结构是 Geiger 型和 Levy 的结合体,内侧为 Geiger 型,最外圈为 Levy 型。环梁为高低不平的马鞍形,穹顶跨度达到102m。该索穹顶为非极对称结构,只有两个对称轴。结构内力非常大,拉索规格大,结构在短轴方向的Hs1和内拉环之间布置有内环直索。拉索最大规格为D133mm的高钒拉索,由于拉索单位重量大,索体本身的刚度也不能忽略,且整个索网和内拉环、撑杆的总重量达到353T,对展索和拉索提升都提出了很高的更求。另外该工程在长轴方向布置有土建结构,三层结构的高度为16.4m,在三层的边缘布置有5m高的柱子和梁,若采用提升工艺进行索穹顶的安装,则土建结构有很大的影响。
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图2 索穹顶结构布置图
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图3 索穹顶结构与周边土建结构
屋盖结构索系中拉索均为国产高钒索,规格及位置如图4。
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图4 索穹顶结构拉索规格和名称

03/
索结构施工

1)施工总体安装步骤
总体思路:索系采用高空拼装的方法进行安装。首先利用中央塔架拼装内拉环,然后高空依次分批安装脊索、撑杆、环索、斜索,最后张拉XS4使结构成形。
拉索安装顺序为:脊索→外环索及外撑杆→斜索4→中环索及中撑杆→内环索及内撑杆→斜索1和直索→斜索3→斜索2。
2)索网安装过程图示
第1步:搭设中央支撑塔架和环索放索马道;
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图5 第1步示意图 
第2步:在中央塔架上拼装内拉环并加固;
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图6 第2步示意图
第3步:在马道上展开环索;
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图7 第3步示意图
第4步:分批安装脊索和脊索节点;
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图8 第4步示意图
第5步:提升并安装HS3、XS3上端;
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图9 第5步示意图
第6步:抬高长轴方向的外撑杆上节点;
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图10 第6步示意图
第7步:利用工装索和工装安装XS4并预紧;
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图11 第7步示意图
第8步:安装HS1和内撑杆、XS1上端;
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图12 第8步示意图
第9步:安装HS2和中撑杆、XS2上端;
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图13 第9步示意图
第10步:安装内环直索;
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图14 第10步示意图
第11步:安装XS1;
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图15 第11步示意图
第12步:安装XS3;
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图16 第12步示意图
第13步:安装XS2;
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图17 第13步示意图
第14步:拆除内拉环揽风绳,提升和张拉XS4就位。
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图18 第14步示意图

04/
工程照片

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图19 索杆体系拼装完成
马鞍形索穹顶,天津理工大学体育馆屋盖图20 卸载完成后
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图21 体育馆内景

05/
参考文献

[1]闫翔宇,马青,陈志华等. 天津理工大学体育馆复合式索穹顶结构分析与设计[J].建筑钢结构进展,2019,21(1):23-28.


撰稿人:
北京市建筑工程研究院有限责任公司:鲍敏、王泽强
END



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空间结构分会

来源:中国钢结构协会空间结构分会,如有侵权请联系我们。
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