結(jié)構(gòu)選型案例分析之北京工人體育館PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1結(jié)構(gòu)選型案例分析之北京工人體育館結(jié)構(gòu)選型案例分析之北京工人體育館項(xiàng)目基本概況第1頁(yè)/共47頁(yè)項(xiàng)目基本概況建筑所在地：北京市朝陽(yáng)區(qū)三里屯竣工時(shí)間：1961年2月28日固定座位：12000個(gè)臨時(shí)座位：1000個(gè)建筑面積：4萬(wàn)平方米第2頁(yè)/共47頁(yè)工人體育館是組成工人體育場(chǎng)三組建筑群（北京工人體育場(chǎng)、北京工人體育館和游泳場(chǎng)）中的重要部分。館內(nèi)除中心館外，還有羽毛球館等專用館場(chǎng)。 場(chǎng)館整體形式為圓形，地下一層，地上四層，頂棚為輻輪式懸索結(jié)構(gòu)，跨度達(dá)到94米，能容納1.5萬(wàn)名觀眾。自2006年5月26日開(kāi)始，工人體育館開(kāi)始進(jìn)行奧運(yùn)改造工作，改造后除了外觀保持原樣外，使用功能有了較大的增加。館內(nèi)通

2、風(fēng)、照明、機(jī)電、音響等進(jìn)行全面改造更新，觀眾大廳座椅全部進(jìn)行了更換，還增加了240個(gè)記者席、30個(gè)貴賓室和休息室。場(chǎng)館簡(jiǎn)介第3頁(yè)/共47頁(yè)方案生成過(guò)程：圓柱形主體+八角形基座缺點(diǎn)：外形雖有變化但瑣碎； 與上層交接處結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 圓形主體+圓形基座優(yōu)點(diǎn)：外形完整且視線連續(xù)可以看到其他兩個(gè)大門(mén)；角接觸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；不會(huì)產(chǎn)生凸角；外圈路最短。直分隔帶平檐口挺拔有力，簡(jiǎn)潔大方，施工簡(jiǎn)單。 直分隔帶小殼檐新穎活潑，但可能過(guò)于精巧，不能充分反映我國(guó)體育事業(yè)蓬勃發(fā)展的氣魄。 橫分割和體育場(chǎng)不太協(xié)調(diào)，而且缺乏“力”的表現(xiàn)，施工也比較費(fèi)事。 最終成果整個(gè)建筑顯得輕快豁朗。建筑設(shè)計(jì)概念第4頁(yè)/共47頁(yè)總體布局周邊環(huán)境概

3、況建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)功能布局建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)第5頁(yè)/共47頁(yè)北京工人體育館位于朝陽(yáng)區(qū)三里屯工人體育場(chǎng)北路，整體呈圓形。整個(gè)場(chǎng)地地勢(shì)平坦，四條入口道路分別連接城市主次干道，體育館構(gòu)成了場(chǎng)地的核心部分。建筑位置主要道路城市主干道總體布局第6頁(yè)/共47頁(yè)緊鄰工人體育館的是工人體育場(chǎng)，于1959年8月31日投資興建，是北京最大的一座綜合性體育場(chǎng)之一。該場(chǎng)包括3組建筑群：北京工人體育場(chǎng)、工人體育館和游泳場(chǎng)。它的中心運(yùn)動(dòng)場(chǎng)能容納6萬(wàn)觀眾。兩個(gè)圓形建筑，分別位于主干道兩側(cè)，相互呼應(yīng)，相得益彰。周邊環(huán)境概況第7頁(yè)/共47頁(yè)場(chǎng)地的主入口位于北側(cè)，體育館東西北三側(cè)設(shè)有大門(mén)，分別讓工作人員、運(yùn)動(dòng)員和觀眾進(jìn)場(chǎng)。觀眾信息服務(wù)亭商

4、品零售店餐飲售賣點(diǎn)治安處理點(diǎn)無(wú)障礙衛(wèi)生間無(wú)障礙通道場(chǎng)地內(nèi)還設(shè)有各種服務(wù)類建筑，包括餐飲、零售店等。功能布局第8頁(yè)/共47頁(yè)門(mén)廳門(mén)廊大廳休息廳比賽場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)備場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員休息室一層平面圖 由門(mén)廊、門(mén)廳到大廳，再到休息室，以及三個(gè)大廳之間，一方面空間相通，適合于大量觀眾集散和休息；另一方面，利用層高、色彩和燈光處理的變化，將空間加以分隔，使主題更加突出，層次分明功能布局第9頁(yè)/共47頁(yè)辦公室及休息室運(yùn)動(dòng)員小吃部運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)備場(chǎng)上空運(yùn)動(dòng)員俱樂(lè)部大廳上空二層的主要功能是辦公室和休息室，在場(chǎng)館的南側(cè)是運(yùn)動(dòng)員的專有區(qū)，運(yùn)動(dòng)員們可以在此休閑娛樂(lè)。功能布局二層平面圖 第10頁(yè)/共47頁(yè)休息廊小賣部飲水處三層主體由一圈

5、休息廊組成，觀眾可以在此俯瞰體育館內(nèi)部全貌。功能布局三層平面圖 第11頁(yè)/共47頁(yè)比賽場(chǎng)主席臺(tái)休息室裁判席四層功能與三層類似。都是休息室與休息廊。功能布局四層平面圖 第12頁(yè)/共47頁(yè)觀眾從東北兩個(gè)入口進(jìn)入場(chǎng)館，貴賓從西側(cè)進(jìn)入，而運(yùn)動(dòng)員則從后方進(jìn)入，很好地實(shí)現(xiàn)了人流的集散以及分流。觀眾流線貴賓及工作人員流線運(yùn)動(dòng)員流線二層西側(cè)是辦公區(qū)，工作人員從一層的貴賓入口處樓梯上來(lái)。東側(cè)和北側(cè)則是休息室。運(yùn)動(dòng)員在南側(cè)區(qū)域休閑娛樂(lè)。三層以及四層都是由一圈休息廊組成，每一側(cè)都設(shè)有小賣部為觀眾提供各種服務(wù)。流線分析第13頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)類型建筑結(jié)構(gòu)層分解結(jié)構(gòu)和空間設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)問(wèn)題建造特色與建造過(guò)程

6、結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計(jì)分析第14頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)第15頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)門(mén)廊門(mén)廳及入口大廳建筑首層北、東、西三面為觀眾入口，深達(dá)6m的門(mén)廊保證了疏散時(shí)有足夠的緩沖地帶。穿過(guò)7.5m深的門(mén)廳就進(jìn)入寬敞的兩層高的大廳。第16頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)門(mén)廊門(mén)廳及入口大廳建筑首層北、東、西三面為觀眾入口，深達(dá)6m的門(mén)廊保證了疏散時(shí)有足夠的緩沖地帶。穿過(guò)7.5m深的門(mén)廳就進(jìn)入寬敞的兩層高的大廳。第17頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)門(mén)廊門(mén)廳及入口大廳建筑首層北、東、西三面為觀眾入口，深達(dá)6m的門(mén)廊保證了疏散時(shí)有足夠的緩沖地帶。穿過(guò)7.5m深的門(mén)廳就進(jìn)入寬敞的兩層高的大廳。第18頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)比

7、賽場(chǎng)及觀眾席比賽場(chǎng)和觀眾席空間緊湊完整，整體尺度考慮周全，即使是最上排觀眾也能清除看清比賽場(chǎng)上乒乓球賽的進(jìn)行。周圍一圈柱間全部開(kāi)窗，令比賽場(chǎng)內(nèi)獲得充足的照明。屋頂上下鋼索間在改造的時(shí)候加了吊頂，大大改善了原本不如意的混響效果，視覺(jué)上也更現(xiàn)代更大氣。第19頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)比賽場(chǎng)及觀眾席比賽場(chǎng)和觀眾席空間緊湊完整，整體尺度考慮周全，即使是最上排觀眾也能清除看清比賽場(chǎng)上乒乓球賽的進(jìn)行。周圍一圈柱間全部開(kāi)窗，令比賽場(chǎng)內(nèi)獲得充足的照明。屋頂上下鋼索間在改造的時(shí)候加了吊頂，大大改善了原本不如意的混響效果，視覺(jué)上也更現(xiàn)代更大氣。第20頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)休息區(qū)由于有機(jī)械通風(fēng)，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱

8、蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺(tái)下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)備室也因?yàn)橥ǜ咛幚?，利用高?cè)窗可以采到比賽場(chǎng)的漫反射光。第21頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)休息區(qū)由于有機(jī)械通風(fēng)，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺(tái)下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)備室也因?yàn)橥ǜ咛幚恚酶邆?cè)窗可以采到比賽場(chǎng)的漫反射光。第22頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)休息區(qū)由于有機(jī)械通風(fēng)，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺(tái)下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)備

9、室也因?yàn)橥ǜ咛幚恚酶邆?cè)窗可以采到比賽場(chǎng)的漫反射光。第23頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)休息區(qū)由于有機(jī)械通風(fēng)，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺(tái)下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)備室也因?yàn)橥ǜ咛幚恚酶邆?cè)窗可以采到比賽場(chǎng)的漫反射光。第24頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)休息區(qū)由于有機(jī)械通風(fēng)，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺(tái)下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)備室也因?yàn)橥ǜ咛幚?，利用高?cè)窗可以采到比賽場(chǎng)的漫反射光。從大廳看休息廳休息廳一角觀眾休息廊運(yùn)動(dòng)員休息茶室記者休息室運(yùn)動(dòng)

10、員準(zhǔn)備室第25頁(yè)/共47頁(yè)建筑空間特點(diǎn)第26頁(yè)/共47頁(yè)根據(jù)計(jì)算, 鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需型鋼1000噸左右, 并且須在現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部拼裝起吊,而且需要較大場(chǎng)地，影響看合工程的施工。鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)用鋼量280噸，并且懸索較輕，而且柔性較大, 起重設(shè)備僅需塔式起重機(jī)一臺(tái)，施工較鋼架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便。懸索結(jié)構(gòu)雖然用鋼量較少，但是耗費(fèi)木模，尤其是在20多米的高空中施工，操作困難，同時(shí)也妨礙下部工程的施工。殼體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案比較第27頁(yè)/共47頁(yè)輪輻式雙層懸索結(jié)構(gòu)屋頂鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土支承樁基礎(chǔ)洼地地基結(jié)構(gòu)層分解第28頁(yè)/共47頁(yè)懸索屋頂鋼混框架承重結(jié)構(gòu)鋼混支承樁基礎(chǔ)穩(wěn)定索受力索FF結(jié)構(gòu)傳力分析結(jié)構(gòu)剖面第29頁(yè)/

11、共47頁(yè)結(jié)構(gòu)傳力分析結(jié)構(gòu)剖面第30頁(yè)/共47頁(yè)輪輻式雙層懸索結(jié)構(gòu)相似屋頂結(jié)構(gòu)第31頁(yè)/共47頁(yè)屋頂結(jié)構(gòu)內(nèi)徑為94米的繃筋混凝土外環(huán)第32頁(yè)/共47頁(yè)外環(huán)（受壓環(huán)）使用具優(yōu)良抗壓性能鋼混材料內(nèi)環(huán)（受拉環(huán)）選擇延性好的鋼材下懸鋼絞索承受軸向拉力整個(gè)屋頂結(jié)構(gòu)形成一個(gè)受力平衡系統(tǒng)屋頂受力第33頁(yè)/共47頁(yè)立面展開(kāi)節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)剖析第34頁(yè)/共47頁(yè)為了保題屋蓋有足夠的剛度和穩(wěn)定性, 本工程除了在桔構(gòu)形式上采用了圓形雙層懸索外, 還在設(shè)計(jì)中考慮了對(duì)上索施加預(yù)應(yīng)力, 其目的有二： 一是使上索在屋面荷裁作用下減少下垂度, 以利雨水的排除；二是可以減少內(nèi)環(huán)受荷載后的下沉量,增加頂蓋的剛度。上下索間還設(shè)有兩道

12、交叉的抗震拉條，通過(guò)上下索及屋面整個(gè)體系的自振頻率計(jì)算, 整個(gè)系統(tǒng)中共振的現(xiàn)象不可能產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性第35頁(yè)/共47頁(yè)特殊結(jié)構(gòu)問(wèn)題抗風(fēng)與抗雪荷載、受溫度影響也經(jīng)過(guò)精密的計(jì)算。 北京工人體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工 北京工人體育館機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)小組“第36頁(yè)/共47頁(yè)改造目的：2006年5月26日工人體育館開(kāi)始進(jìn)行奧運(yùn)改造工作，而改造后的工人體育館被作為北京2008年奧運(yùn)會(huì)拳擊比賽和殘奧會(huì)盲人柔道比賽場(chǎng)館。 改造內(nèi)容：改造工程總建筑面積41828平方米，其中改造原有工人體育館主建筑面積40200平方米，新建能源中心1628平方米。1. 外觀方面：a. 全部更換成綠色環(huán)保窗戶 鏤空浮雕全部被保留這次改擴(kuò)建，工

13、人體育館外觀上最大的變化來(lái)自窗戶的更換。工人體育原來(lái)的窗戶已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保的要求，此次改建將全部更換為綠色環(huán)保的鋁合金雙層玻璃窗戶。正是這個(gè)小小的變化將給工人體育館帶來(lái)一點(diǎn)現(xiàn)代和陌生體育館內(nèi)的超級(jí)大燈的感覺(jué)。體育館原來(lái)三個(gè)大門(mén)入口處都鑲有成組的水泥浮雕：白胡子老爺爺揮舞斧鉞刀叉，馬尾辮小姑娘踢雞毛毽子如今，這些反映當(dāng)年形形色色群眾體育、“增強(qiáng)人民體制”的體育活動(dòng)的浮雕在重新灘涂涂料后，全部都得到了保留。體育館內(nèi)的超級(jí)大燈建造特色與建造過(guò)程第37頁(yè)/共47頁(yè)b. 為奧運(yùn)增開(kāi)西門(mén) 修建停車場(chǎng) 在場(chǎng)館疏散人流的設(shè)計(jì)上，原本只有北門(mén)、東門(mén)以及小南門(mén)的工人體育館此次改造后增設(shè)了西門(mén)。據(jù)介紹，奧運(yùn)

14、會(huì)期間，運(yùn)動(dòng)員及工作人員將從西門(mén)進(jìn)入，媒體以及VIP人員從小南門(mén)進(jìn)入，觀眾則從北門(mén)和東門(mén)進(jìn)入場(chǎng)館。另外，場(chǎng)館西側(cè)外的城中村拆除后，將修建能容納400輛汽車的停車場(chǎng)。窗戶遇火災(zāi)可自動(dòng)打開(kāi) 智能大水炮亦能自動(dòng)滅火 走進(jìn)體育館，向房頂四周觀看，您會(huì)發(fā)現(xiàn)有6門(mén)大水炮規(guī)則地排列在房頂四周?！斑@是智能大水炮，它們會(huì)隨時(shí)觀察著館內(nèi)的全部空間，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，就會(huì)主動(dòng)滅火。” 劉丙宇說(shuō)。此外，四層休息環(huán)廊頂部外窗采用消防聯(lián)動(dòng)電控開(kāi)啟方式，遇到火災(zāi)時(shí)能夠自動(dòng)打開(kāi)，再加上高科技的消防水炮等設(shè)施，有效地保證了比賽大廳的安全。3. 結(jié)構(gòu)方面：對(duì)體育館進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固 加大柱體截面積和鋼絞線 體育館主要采用涂刷阻銹劑，加大柱

15、體截面積和鋼絞線等加固的方法對(duì)體育館進(jìn)行了結(jié)構(gòu)加固改造。工人體育館屋蓋的輪輻式雙層懸索結(jié)構(gòu)，猶如巨大的自行車車輪一樣，上面布滿密密麻麻的輻條，都匯集到蓋頂中心。這是一種輪輻式雙層懸索結(jié)構(gòu)，它的跨度達(dá)到94米，有144根懸索。這種結(jié)構(gòu)在當(dāng)年是世界先進(jìn)的，在我國(guó)建筑教科書(shū)中被稱為“工體經(jīng)典結(jié)構(gòu)”。針對(duì)之前建筑強(qiáng)梁弱柱的特點(diǎn)，此次改建按照8度抗震的要求對(duì)工人體育館進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固和功能改造體育館內(nèi)全景，柱子截面邊長(zhǎng)增加30厘米，板厚度增加3厘米，圓形的柱子也變成方型的柱子。改造后增加了10噸的梁板承載力，完全滿足體育賽事活動(dòng)中吊掛轉(zhuǎn)播器材、燈具的需要。2. 安全方面：第38頁(yè)/共47頁(yè)功能改造1. 觀眾

16、大廳座椅全部更換以及通風(fēng)、照明、音響等設(shè)施全部更新2. 增設(shè)無(wú)障礙設(shè)施總而言之在對(duì)北京工人體育館的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，增添新的功能和人性化設(shè)施和設(shè)備以及翻新裝飾，使之煥發(fā)新的活力。第39頁(yè)/共47頁(yè)施工當(dāng)時(shí)的施工場(chǎng)景改造的施工場(chǎng)景第40頁(yè)/共47頁(yè)鋼索安裝中心環(huán)臨空就位 上下素采用簡(jiǎn)隔旋轉(zhuǎn)對(duì)稱安裝的方法, 先在下環(huán)東南西北四面各安裝幾根網(wǎng)索, 以保證鋼環(huán)及支承架的穩(wěn)定, 然后間隔旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地懸掛鋼索。 中心環(huán)的就位是借助于設(shè)置在中心環(huán)底部和支承房架之間的八個(gè)相等間距放置的油壓千斤值。在千斤頂?shù)膬膳愿髟O(shè)置保險(xiǎn)平臺(tái)一個(gè), 為千斤便倒換沖程或發(fā)生意外時(shí)承托鋼環(huán)之用。具體構(gòu)造是采用三層道木上置七層鋼板, 中,

17、心環(huán)下沉?xí)r, 先將千斤值頂起, 撤出原先拼裝時(shí)用的鋼凳子, 再將油壓千斤值同時(shí)逐漸回油,中心環(huán)徐徐下放, 然后統(tǒng)一抽掉保險(xiǎn)平臺(tái)上的一層鋼板再繼續(xù)下沉， 在抽掉第三層鋼板時(shí), 千斤頂需倒換沖程, 將中心環(huán)下落至保除平臺(tái)上, 以后再用八個(gè)千斤值同時(shí)頂起, 逐次下沉至中心環(huán)臨空懸掛于平衡位置。第41頁(yè)/共47頁(yè)比賽大廳平面呈正圓形, 看臺(tái)比較規(guī)則,48個(gè)軸線 可做成同樣規(guī)格的構(gòu)件。中心競(jìng)技場(chǎng)可由39.3米直徑圓移去四角活動(dòng)看臺(tái)而成使競(jìng)技場(chǎng)大小可靈活應(yīng)用。但從預(yù)制構(gòu)件規(guī)格而言,當(dāng)活動(dòng)看臺(tái)移去后,除缺角部分規(guī)格太多而采用現(xiàn)搗混凝土外, 其余均采用預(yù)制裝配式看臺(tái)預(yù)制梁安裝看臺(tái)預(yù)制梁詳圖第42頁(yè)/共47頁(yè)四

18、層休息環(huán)廊頂部外窗采用消防聯(lián)動(dòng)電控開(kāi)啟方式，當(dāng)遇到火災(zāi)時(shí)，它能夠自動(dòng)打開(kāi)。通風(fēng)技術(shù)北京工人體育館的噴口送風(fēng)技術(shù), 可以保證室內(nèi)冬暖夏涼, 比賽大廳溫度經(jīng)常在20-30 之間。特色構(gòu)造設(shè)計(jì)第43頁(yè)/共47頁(yè)總結(jié)與思考1961年竣工，當(dāng)時(shí)國(guó)人相對(duì)務(wù)實(shí)，不浮躁。所以方案總體注重實(shí)際，不浮夸。無(wú)論是結(jié)構(gòu)選型還是空間的設(shè)置都比較合理，是對(duì)許多問(wèn)題考慮周全的結(jié)果。沒(méi)有出現(xiàn)浪費(fèi)材料的現(xiàn)象，符合經(jīng)濟(jì)效益，也與當(dāng)時(shí)相對(duì)貧窮的經(jīng)濟(jì)環(huán)境息息相關(guān)。運(yùn)用當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)的新型結(jié)構(gòu)，是對(duì)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的大膽嘗試，因而成為了經(jīng)典。也由于注重實(shí)際，外觀并無(wú)太過(guò)出彩之處，但也不乏認(rèn)為其大方簡(jiǎn)潔的人存在，因此也并不算一個(gè)問(wèn)題。第44頁(yè)/共47頁(yè)參考資料1. 北京工人體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工，北京工人體育館機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)小組，1961-05-012. 北京工人體育館的設(shè)計(jì)，北京