19-法蘭克福世界杯球場結構設計分析

法蘭克福世界杯球場結構設計分析13城甲小組成員：沈瑞熙，蔡俊杰王妍，左凱迪回雪靜，汪雪純法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析一.建筑設計基本概況

法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福商業(yè)銀行競技場（原森林體育場）是黑森州最大的運動場，是該地區(qū)的標志性建筑。同時也是EintrachtFrankfurt足球俱樂部和FrankfurtGalaxy球隊的主場。為迎接世界杯比賽，體育場被翻新成一個純粹的足球場。建筑設計

基本概況

011.1建筑背景法蘭克福世界杯球場結構設計分析為迎接1974年世界杯足球賽，在原來的基礎上加了屋頂，遮蓋了2/3的座椅。折疊屋面

為使體育場在2006年世界杯舉行期間，體育館賽場上空在雨天短時間內(nèi)得到遮蔽，建筑師為其規(guī)劃了一座懸掛在索道上，以薄膜構成可在賽場中央收合的屋面。

建筑設計

基本概況

011.1建筑背景法蘭克福世界杯球場結構設計分析建筑設計

基本概況

011.2建筑設計基本信息設計競賽：2000年，一等獎主設計：福爾克溫·瑪格合伙人：胡貝特·尼恩霍夫項目負責人：HajoPaap鑒定設計人員：HolgerBetz,MarkusPfisterer,RadekPilarski,AngelikaSteffens施工圖設計：KatjaBernert,HolgerBetz,MargretB?thig,MartinGlass,RüdigervonHelmolt,ChristaHillebrand,ElkeGlass,BrigittaKortz,BabetteKowalsky,AnnetteL?ber,IgorMarkov,GunnarMueller,MatthiasRickert,WilfriedSchoo,FlorianSchwarthoff,RalfSieber,ChrisH?ttasch,DanielLampe,EnnoBehrens結構設計：KrebsundKiefer,Karlsruhe;SchlaichBergermannundPartner,Stuttgart

總承包單位:：MaxB?gl業(yè)主：法蘭克福森林體育場項目發(fā)展有限公司建設周期：2002–2005年座位數(shù)量：48000看臺屋面：27000平方米比賽場薄膜(活動的內(nèi)屋面)：7000平方米結構類型：鋼索薄膜結構預算：1.26億歐元法蘭克福世界杯球場結構設計分析建筑設計

基本概況

011.3建筑設計概念

盡管設有完整的看臺屋面，跨度240m的鋼索膜屋頂收起后，也足以引入充足的陽光以確保足球場天然草坪能夠良好生長。從平面上看，打開的屋面外邊緣和看臺的內(nèi)部輪廓是完全重合的。在足球場上方的中心處懸掛了一個多媒體立方塊，可以容納收起的頂膜。圓柱形的鼓室保護著折疊起來的頂膜，活動頂棚的展開與收合如同綻放的花蕾。法蘭克福世界杯球場結構設計分析二.建筑設計特點

法蘭克福世界杯球場結構設計分析建筑設計

特點

022.1總體布局及總平面慶典廣場法蘭克福商業(yè)銀行體育場法蘭克福商業(yè)銀行競技場在法蘭克福市勝利體育公園里，周圍還有其他體育設施。人們站在上層看臺下方的環(huán)形平臺，視線可以穿越慶典廣場和森林，看清楚法蘭克福優(yōu)美的城市天際線，這是多數(shù)現(xiàn)有體育場做不到的。法蘭克福世界杯球場結構設計分析2.2交通流線及停車PP建筑設計

特點

02法蘭克福世界杯球場結構設計分析2.3功能分區(qū)觀眾活動運動場建筑設計

特點

02法蘭克福世界杯球場結構設計分析運動場觀眾活動2.3功能分區(qū)建筑設計

特點

02法蘭克福世界杯球場結構設計分析運動場觀眾活動2.3功能分區(qū)建筑設計

特點

02法蘭克福世界杯球場結構設計分析運動場觀眾活動2.3功能分區(qū)建筑設計

特點

02法蘭克福世界杯球場結構設計分析運動場觀眾活動2.3功能分區(qū)建筑設計

特點

02法蘭克福世界杯球場結構設計分析三.結構選型與構造設計分析

3.1.1建筑結構形式語言與建筑空間特點法蘭克福世界杯球場結構設計分析為了適應足球場矩形的形狀，將看臺以及屋頂設計成圓角矩形，營造出立方體的空間效果。同時，受矩形屋頂?shù)挠绊?，結構中輻條輪的常規(guī)圓形也被修改成一個更類似矩形的形狀。03

3.1結構和空間設計結構選型&構造設計分析

法蘭克福世界杯球場結構設計分析03

3.1結構和空間設計屋頂結構由多根8.5米高的細長垂直柱支撐，因此屋頂看起來幾乎失重地漂浮于看臺之上，使造型輕盈。結構選型&構造設計分析

3.1.1建筑結構形式語言與建筑空間特點法蘭克福世界杯球場結構設計分析03

3.1結構和空間設計陡峭、封閉的碗狀看臺分為上下兩層，上層是在原有看臺上加建而成。兩層間設置出入口和貴賓坐席。不同位置的觀眾都能擁有良好的視野。結構選型&構造設計分析

3.1.1建筑結構形式語言與建筑空間特點法蘭克福世界杯球場結構設計分析03

3.1結構和空間設計膜結構內(nèi)屋頂打開時的空間效果，通透開闊。膜結構內(nèi)屋頂關閉時的空間效果，儼然成為體育館。結構選型&構造設計分析

3.1.1建筑結構形式語言與建筑空間特點3.1.2

建筑結構層級分解與類型法蘭克福世界杯球場結構設計分析03

3.1結構和空間設計看臺結構屋頂輪輻式懸索結構膜結構結構選型&構造設計分析

鋼筋混凝土結構鋸齒梁法蘭克福世界杯球場結構設計分析

懸索體系充分發(fā)揮索的特性，也是利用形態(tài)優(yōu)化受力的結構體系。懸索的力學原理非常容易理解，在體育場屋蓋系統(tǒng)設計中，往往采用輪輻式索體系，由內(nèi)部拉力環(huán)，外部壓力環(huán)和輻條狀索構成。法蘭克福世界杯球場結構設計分析3.2.2

輪輻式體系的受力原理03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析傳統(tǒng)輪輻式懸索體系簡介為了消除在由于自重在輪緣產(chǎn)生的彎矩，必須滿足下面的條件：1.所述輕型結構的自重受支撐元件上的力的影響可忽略不計。2.張力和壓縮環(huán)的連接纜索必須兩兩成對。3.采用輪輻式懸索體系屋蓋系統(tǒng)的體育場看臺外輪廓不能為矩形，相對平滑的外輪廓曲線保證了壓力環(huán)良好的受力狀態(tài)。依靠一個水平輪與傾斜輪輻的結構性能屋面結構許多年前就已開始被使用。這些結構已被用于圓形的結構系統(tǒng)。03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

3.2.2

輪輻式體系的受力原理法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析一個圓環(huán),內(nèi)徑為2a,外徑為2b,受內(nèi)壓力qa及外壓力qb

由力學分析可得，當圓環(huán)受到徑向力的作用

（徑向應力）

（切向應力）外環(huán)是受壓環(huán)，只受外部壓力，化簡可得

03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

3.2.2

輪輻式體系的受力原理法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析相對于體育場尺度，a與b之間的差可以接近忽略不計，只考慮a稍大于b，a/b趨于1，且a＞r＞b①當r趨于b時，數(shù)值上趨于qb②當r趨于a時，趨于0得出受壓環(huán)的軸向應力圖如右下方圖示同理可求得軸向應力圖像無論①還是②，兩種情況中徑向應力值都很小結論：圓環(huán)受到均布荷載時，主要受力都是軸向力，可以充分發(fā)揮材料的特性。故輪輻式懸索結構可以較多應用在體育場的大跨結構中。03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

3.2.2

輪輻式體系的受力原理進步雙重壓縮環(huán)通過傾斜輻條與中央連接的形式取代了單一壓縮環(huán)與中央受拉樞紐的形式。單一壓縮環(huán)雙重壓縮環(huán)1.該結構受到荷載時，由于上下拉索的內(nèi)力的豎向分量必然不一樣，所以所有環(huán)受到的都不是在環(huán)所在的水平面上的力，仍會產(chǎn)生一定的彎矩2.同時外觀上無法實現(xiàn)中間開洞的設計法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析3.2.3

輻輪式結構體系發(fā)展進步內(nèi)心的受拉環(huán)取代了將所有的輻條連接到一個點上的形式。內(nèi)環(huán)的力學原理與外環(huán)相似，受到均布的徑向拉力，應力圖大致如下，徑向應力也比較小

單一拉力環(huán)1.仍然無法解決受壓環(huán)產(chǎn)生彎矩的問題2.同時內(nèi)部單環(huán)雖然提供了開洞的方式，但是中間難以懸掛轉(zhuǎn)播臺解決了絕大部分力學上與實用上的問題

雙重拉力環(huán)進步最終版用橢圓形外環(huán)取代圓形外環(huán)，與體育館外形要求貼合進步

03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析戈特利布·戴姆勒體育場（斯圖加特）與法蘭克福世界杯球場不同的是，戈特利布·戴姆勒體育場的膜結構屋面被吊掛于懸索之下。根據(jù)看臺情況，懸索系統(tǒng)的形態(tài)呈馬鞍形，東西略高，南北略低。懸索的水平拉力由傾斜放置的支柱頂端的壓力環(huán)承受，40根懸索被中央的大型拉力環(huán)收緊。雙重壓縮環(huán)式結構03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

3.2.3

輻輪式結構體系發(fā)展

法蘭克福世界杯球場結構設計分析3.2.4

雙輪輻式主體結構介紹內(nèi)屋頂壓縮環(huán)張力環(huán)壓縮環(huán)張力環(huán)1.具有一個壓縮環(huán)在外部邊緣，通過徑向纜索連接兩個平行的張力環(huán)。內(nèi)屋頂?shù)膹较蜾撍骶驮诮粫隗w育場的中心，這個中心在理論上是一個點。2.上部和下部張力環(huán)之間布置飛柱（紅）。3.完整的屋頂結構由8.5米高度在多個細長垂直柱（黑）支撐。因此屋頂看起來幾乎失重漂浮于看臺之上。03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

法蘭克福世界杯球場結構設計分析Videocube重力1.安裝于上下受拉環(huán)之間的垂直支柱充當受壓桿，平衡上下弦索斜拉產(chǎn)生的豎向力2.通過內(nèi)環(huán)承受一部分拉力使外環(huán)受到較為穩(wěn)定的徑向力3.外環(huán)受力的合力是徑向力4.沒有彎矩傳導到支撐柱上，故柱子也只受軸向壓力03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

3.2.4

雙輪輻式主體結構介紹法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析屋頂遮蔽構造的重力導致的豎向力如圖所示所以豎向拉索的作用包括：1.為下弦索提供向上的力確保下弦索上搭接的結構

不變形2.為上弦索提供預應力豎向拉索03

3.2

主體結構結構選型&構造設計分析

法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析

由于風力、斜面重力而產(chǎn)生的切向壓力在看臺樓梯上非常小，而且切向壓力穿過看臺樓梯直接作用于鋸齒狀支柱。這些壓力在A軸和C軸上保持水平。交通和斜面產(chǎn)生了的風和水平力。由于受到了這些微弱的放射狀的力，看臺樓梯和鋸齒狀支柱通過圖示節(jié)點嚙合了起來。通過鋸齒狀支柱，這些支撐力在D軸上被傳遞到彎曲的支柱上，

此外，一個在鋸齒狀支柱的節(jié)點上嵌入的鋼制凸起物和一個在支柱上露出的鋼板被焊接起來。那個彎曲的支柱把水平力越過墻體傳遞到鄰接的混凝土上。03

3.3

承重系統(tǒng)結構選型&構造設計分析

3.3

承重系統(tǒng)法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析

軸A每個柱子的尺寸為70×150厘米，支撐4至8米場的基礎水平切向的連續(xù)外墻。立柱上的邊緣是一圈圓形的梁

，雙柱沒有到達整個三層樓高度，與樓板的連接到二樓。由于邊梁的徑向載荷很高(由于彎曲，扭曲偏心徑向指向屋頂)，采用?？怂沟乃茕撔筒?折邊輪廓或復合的內(nèi)置鋼型材)。

施工根據(jù)范圍里的土壓力作業(yè)，看臺一再穿過鉆孔灌注的混凝土樁墻，直接在外墻前面被納入軸A。正面看臺沒有完全承受土壓力。03

3.3

承重系統(tǒng)結構選型&構造設計分析

3.3

承重系統(tǒng)法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析

我們考察了載荷分布的幾種可能性。一種可能是土壓力沿徑向通過建設中的地下停車場的天花板直到朝著軸K引導并經(jīng)過墻壁引向地面。第二種可能是樓板上的土壓力支撐前臺和軸線C和E之間的樓梯，并從擴大的基礎底板引向地基。這兩個可能只適用于有實際作用的墻，特別是在A軸的墻。沒有實際作用的水平軸承結構有很長的距離通過樓板，因為有大片的天花板斷流的通風和排氣。

03

3.3

承重系統(tǒng)結構選型&構造設計分析

3.3

承重系統(tǒng)法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析

通過外緣支柱，在A軸上由看臺產(chǎn)生的切向力被轉(zhuǎn)運到中間的斜的支撐墻體上，它也接收了來自屋頂接合處的強大切線壓力(1200kN)。這個墻體處在看臺樓梯之下，鋸齒狀支柱頂部之中，面積大約15×15m，厚度25cm，為有填縫的堅固預制構件。有高荷載的部分區(qū)域墻體被制造為有混凝土補充的6cm厚的平板預制構件。

墻體和外緣支柱、鋸齒支柱的主軸、輔軸整體連接并且把水平切線力轉(zhuǎn)運到C軸的側面墻體。相應的抵消力矩成為力偶被放射狀的側面墻體吸收。墻體除了自身重量不受任何垂直力。在C軸由看臺自己產(chǎn)生的切線力被通過一個放射狀的、在看臺樓梯中合為一體的束狀自然力轉(zhuǎn)運到垂直的側面墻體中，這個切向力也支撐斜的墻體。03

3.3

承重系統(tǒng)結構選型&構造設計分析

3.3

承重系統(tǒng)法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析在切線方向上的環(huán)梁拉在一起并連接壓力。壓力通過一個精密的鋼筋節(jié)點連接。這些拉力和壓力的施工節(jié)點隱藏在施工縫中。附件的腳部結構為鋼部件支撐，在和屋頂結構連接處做嵌入式螺紋桿。03

3.3

承重系統(tǒng)結構選型&構造設計分析

3.3

承重系統(tǒng)法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析3.4構造節(jié)點1.臺階部分節(jié)點2.支承屋頂鋼柱與混凝土柱連接節(jié)點3.拱形鋼架連接節(jié)點4.角部四條索轉(zhuǎn)為一條索連接節(jié)點&索膜交接節(jié)點5.拉力環(huán)索與飛柱連接節(jié)點6.中央輪轂節(jié)點12345603

3.4

構造節(jié)點結構選型&構造設計分析

法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析1.臺階部分節(jié)點樓梯加固節(jié)點03結構選型&構造設計分析

3.4構造節(jié)點

3.4

構造節(jié)點法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析2.支承屋頂鋼柱與混凝土柱連接節(jié)點03結構選型&構造設計分析

3.4構造節(jié)點

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構造節(jié)點法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析3.拱形鋼架連接節(jié)點索桁架結構拱形鋼架03結構選型&構造設計分析

3.4構造節(jié)點

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構造節(jié)點法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析4.角部四條索轉(zhuǎn)為一條索連接節(jié)點&索膜交接節(jié)點鋼索索套膜材夾膜材連接板索膜交接節(jié)點外屋頂角部四條索內(nèi)屋頂角部一條索四條索并一條索03結構選型&構造設計分析

3.4構造節(jié)點

3.4

構造節(jié)點法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析5.拉力環(huán)索與飛柱連接節(jié)點環(huán)向索徑向索飛柱03結構選型&構造設計分析

3.4構造節(jié)點

3.4

構造節(jié)點法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析6.中央輪轂節(jié)點角部主索03結構選型&構造設計分析

3.4構造節(jié)點

3.4

構造節(jié)點法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

033.5.1抗風構造

對于水平支撐屋頂結構而言，它有四個垂直交叉口，而且在X和Y切線方向安排了壓力環(huán)。下列最大軸承力是因為屋面施工重量，結構重量，結構失穩(wěn)，風和雪的作用而產(chǎn)生，因此上層結構負載:——在軸X和Y的邊緣支撐的上半部分的水平切向力:最大1200kN——在上邊緣支撐角的橫向離心力:最大2×650kN每個角——通過邊梁直接在外部支持軸A荷載的豎向荷載作用V:在X和Y軸上最大2400kN水平載荷主要是沿軸線X的風荷載。

3.5

特殊構造問題法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

033.5.2抗震構造四個階段施工設計伸縮縫，允許伸縮縫正負5厘米的相互水平運動，原因是施工縫是施工不一樣的伸縮縫。這個體育場容納44徑向軸

(軸10起)到440)和切向軸（由A截止到K）。所有的基礎是在現(xiàn)場用混凝土生產(chǎn)。除了外軸A以外的所有支持都夾在顫動的基礎上。樓梯的核心板和坡道是筏板基礎，而在鋼筋混凝土墻下面的則是條形基礎。

3.5

特殊構造問題法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

033.6.1圍護結構

位于A軸上的彎曲的外緣支柱在消除切線方向的水平壓力方面起到重要作用。它們叉狀安置在外部的垂直的負重部分上并且通過拉力和壓力在切線方向上彼此連接。這種鋸齒狀支柱被垂直安置在壁龕中的外緣支柱上，并且在放射狀的方向上與外緣支柱壓力連接。此外它們還在壁龕中為了扭曲力矩的傳播而叉狀放置。與此相反的是，鉸接支柱不能通過彎曲力矩轉(zhuǎn)運到外緣支柱。澆筑前澆筑后圍護結構雙柱壁龕鋸齒狀斜梁

3.6

特色構造設計法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

033.6.2可伸縮屋頂徑向索桁架支撐的可伸縮頂棚

3.6

特色構造設計法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03可伸縮的屋頂可沿徑向內(nèi)電纜來展開?？缮炜s屋頂平時折疊收束在體育場中央的視頻立方體上方。圖為可伸縮屋頂展開過程，全程耗時15分鐘。

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特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03

屋頂?shù)哪な怯删埘钛b置連接到滑動距離在約6-9米間變化的鋼制滑塊上。鋼滑塊被鉤到內(nèi)屋頂?shù)闹麂撍魃稀?/p>

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特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03

間距250mm的雙電纜為滑塊提供穩(wěn)定的滑動條件?；瑝K在接觸區(qū)配備有合成材料制作的鋼索耐磨塊，以避免滑動中任何鋼與鋼直接接觸摩擦?；瑒愉撍鞑糠?/p>

豎向鋼索連接件電纜上部耐磨塊滑動側部耐磨塊雙電纜鋼索固定件協(xié)調(diào)軸內(nèi)屋頂膜聚酯帶滑動部分

3.6

特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂49法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03在屋頂膜的外邊緣，驅(qū)動滑塊連接至一個位于張力環(huán)附近連接著每條徑向鋼纜的絞盤環(huán)狀環(huán)形鋼纜。使用電動機操作的絞車，該電纜可以移動，并使驅(qū)動滑塊移動。當展開屋頂時，因為所有滑塊由屋頂膜相互連接，驅(qū)動滑塊拉動所有滑塊。屋頂折疊收束時，驅(qū)動車通過推壓完成操作?；瑒愉撍鞑糠?/p>

上述電動絞盤允許屋頂快速行進伸縮，但不能被用于施加預應力到屋頂膜，所以需要一個提供穩(wěn)定的負載攜帶系統(tǒng)。展開過程最后，驅(qū)動滑塊被機械鎖定到張緊液壓裝置上。

3.6

特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂法蘭克福世界杯球場結構設計分析

視頻立方體及其屋頂設計時應考慮全年所有可能承受的負載以及保護膜包從惡劣的環(huán)境條件下的耐久度問題，因此用三種不同的方式研究存儲折疊起來的屋頂膜所需的體積。法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03電視機盒部分

3.6

特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂51法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03制作1:300的小模型。觀察內(nèi)屋頂?shù)奈锢砟Ｐ?，從該膜的折疊圖中獲得對復雜的幾何過程更深的理解。（對絕大部分縮放模型來說，有必要找出與正確的重量和抗彎剛度的材料，因為折疊相關計算依賴于這兩個參數(shù)。最終，選擇服裝行業(yè)某種特別織物。)

電視機盒部分

3.6

特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03采用汽車工業(yè)（安全氣囊折疊）軟件的計算機模型。為了獲得與計算機模型實效，很詳細的有限元系統(tǒng)是必需的。為了減少所需的計算時間，只有一半模型先投入計算。電視機盒部分

3.6

特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03

模擬式屋頂?shù)陌朔种粰z查折疊狀態(tài)。最后一步是在1：1模型與實際屋頂本身在制造現(xiàn)場的一部分。最后檢查證明，視頻立方體體積的選定量是足夠的。（溫度的影響和反復折疊和展開的織物包的體積不能被精確地估計。）電視機盒部分

3.6

特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03電視機盒部分

人體尺度角部上弦拉索邊部上弦拉索雙電纜下弦索單體滑塊

3.6

特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析結構選型&構造設計分析

03內(nèi)屋頂安裝過程放置在大約8500平米的地方內(nèi)屋頂?shù)跎删埘サ鯉б来芜B接到位于中央轂附近滑塊在兩天不間斷施工后結束

施工過程受天氣影響較大，需等待風速下降到一定值才能開始施工。吊裝精度要求高，需維持膜整體結構的穩(wěn)定性。這些要求大大增加了工程難度和造價。

3.6

特色構造設計3.6.2可伸縮屋頂法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析3.7建造過程step1：在老體育館基礎上改造，保留加固的基礎上進行上部看臺的建造03

3.7

建造過程結構選型&構造設計分析

法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析體育場保持服務狀態(tài)的同時，球場包括看臺和屋頂?shù)恼拊趦?nèi)的全面整修也在進行，所以體育場的建造過程要增加預制量、減少了現(xiàn)場安裝過程所需的時間。保留老球場的地下和看臺部分，對其進行維修和加固，在上面加建了新的看臺部分，以及主要的屋頂結構部分。保留加固部分加建部分03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析為保證工期和工程質(zhì)量，屋頂?shù)睦骱蛪嚎s環(huán)構件，包括連接節(jié)點，全部采用高標準的預制構件，構件的尺寸和角度都嚴格控制在一個公差范圍之內(nèi)。并在預制工廠加工出來就嘗試第一次組裝，如果出現(xiàn)誤差，就立即重新制造。雖然可能增加制造成本，但保證了在施工現(xiàn)場的完成度。鋸齒形狀的承重梁也在工廠預制后直接安裝在環(huán)梁上。03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析壁龕鋸齒形看臺梁在下層看臺（保留部分）加固好的基礎上，先安裝好預制的混凝土雙柱和外邊緣圈梁。將預制好的鋸齒狀看臺梁被垂直安置在壁龕中的外緣支柱上，再用混凝土將其現(xiàn)澆加固在一起。此外它們還在壁龕中為了扭曲力矩的傳播而叉狀放置。03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析step2：短鋼柱和混凝土雙柱的連接&壓縮環(huán)的安裝03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析完整的壓縮環(huán)必須建造完成才能開始鋼索結構的安裝。所以在下方主體結構建造完成過后先將短鋼柱與混凝土邊緣承重柱連接，并用腳手架裝置臨時固定。再將壓縮環(huán)元件一前一后與短鋼柱連接，撤去腳手架裝置。至此，壓縮環(huán)與短鋼柱建造完成。03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析防風加固角部加固上環(huán)索下環(huán)索飛柱上徑向索下徑向索當短鋼柱和壓縮環(huán)安裝完成后可進行主屋頂索結構的吊裝。03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程——主屋頂?shù)牡跹b法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析step3：地面掛接主屋頂上徑向索，上環(huán)索，下徑向索，下環(huán)索，以及內(nèi)屋頂上徑向索。張拉上徑向索，當上徑向索離開地面一定距離后，安裝飛柱。張拉上徑向索至完成，再用同樣原理張拉下徑向索。03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析同傳統(tǒng)索結構的安裝方式一樣，所有的鋼索通過鑄鋼夾具和環(huán)連接器彼此連接在一起，產(chǎn)生一個單一的索網(wǎng)。先在體育場中間將上環(huán)索，上徑向索，以及中間可伸縮屋頂?shù)纳蠌较蛩鬟B接完成。再將下環(huán)索和下徑向索連接完成。徑向索由臨時絞合線與起重器與壓縮環(huán)相連。通過張拉千斤頂拉動這些臨時絞合線，完整的電纜網(wǎng)可抬升到其最終位置，首先拉伸上徑向索，當上徑向索和上環(huán)索拉伸離開地面一定距離后，將飛柱分別與上環(huán)索和下環(huán)索連接。吊裝前鋼索連接現(xiàn)場照片鑄鋼索夾具03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析飛柱安裝到位后，繼續(xù)張拉上徑向索直至張拉到位后，將其固定。然后用同樣的原理和裝置張拉下徑向索和下環(huán)索，張拉到位后固定，撤去其中張拉裝置。至此，整個索網(wǎng)體系安裝完成。因為所有的44根軸同時被拉，使用起重器時必須用一個控制面板小心地控制檢查幾何形狀和相應的力的協(xié)調(diào)。索的錨固端索的張拉端張拉初始張拉中張拉到位03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析step6：安裝拱狀鋼架、屋頂膜以及中間的媒體箱。03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析在整個吊裝過程中索網(wǎng)代表了一個完整的體系。索網(wǎng)安裝完成后，拱狀鋼架和屋頂膜按順序根據(jù)結構和操作要求掛接起來。腳手架以及聚碳酸酯屋頂被平行設置。在屋頂?shù)闹虚g視頻立方體的鋼骨架被連接到索網(wǎng)結構的中心輪轂上。這個看臺上方靈巧的輕型結構的重量僅相當于傳統(tǒng)鋼結構重量的1/10。拱狀鋼架中央媒體箱03

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建造過程結構選型&構造設計分析

3.7建造過程法蘭克福世界杯球場結構設計分析四.總結及思考法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析總結&思考

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法蘭克福世界杯球場是為2006年世界杯球賽改建而成。我們在同時提供比賽服務的12個球場中進行橫向?qū)Ρ取?/p>

12個球場中改建球場占75%，專為世界杯新建的球場只占16%。表明在城市發(fā)展完善，城市更新過程中體育場改建逐漸成為主流。根據(jù)體育場到市中心的距離（灰）及城市規(guī)模（黑）分析圖表比較發(fā)現(xiàn)大型體育場往往建在城市邊緣，在城市擴張過程中被城市容納，對城市發(fā)展起到重要作用。4.1趨勢分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析總結&思考

044.2拓展與探討

所有體育場中，法蘭克福體育場造價高達1.26億歐元，位列第四，改建場館中位列第三。由圖中數(shù)據(jù)得知，可開合屋蓋造價往往數(shù)倍于普通體育場，在近年技術發(fā)展趨勢下仍在1.5倍以上。法蘭克福世界杯球場結構設計分析法蘭克福世界杯球場結構設計分析總結&思考

044.2拓展與探討開合屋蓋結構歷史與發(fā)展1976年加拿大蒙特利爾奧運會體育場（開口直徑120M，面積18000M2）1954年FreiOtto小組研究發(fā)展了開合膜結構

1981年建成使用現(xiàn)代牽引技術的剛性可開合屋蓋結構的匹茲堡市民體育場（直徑125M）1989年加拿大多倫多SKYDOME多功能體育場（第一座現(xiàn)代驅(qū)動大型開合屋蓋）共同特征：采用拱架，部分球殼或平板網(wǎng)架等剛性材