水立方結(jié)構(gòu)簡介.ppt

1、2008 年 北 京 奧 運 會 游 泳 中 心 “ 水 立 方 ”,水立方,內(nèi)容一：簡 介 內(nèi)容二：膜結(jié)構(gòu) 內(nèi)容三：鋼結(jié)構(gòu),一、簡介 建設(shè)用地:62950平方米 總建筑面積:65000-80000平方米 地下部分的建筑面積:不少于15000平方米 長寬高: 177m177m30m “水的立方”（H2O3）方案： 中國建筑工程總公司 澳大利亞PTW建筑師事務(wù)所 ARUP 澳大利亞有限公司聯(lián)合設(shè)計,建筑欣賞,二、鋼結(jié)構(gòu) 泡沫原理 120年前，物理學(xué)家凱爾文爵士問道：“如果將三維空間細(xì)分為若干個小部分，要保證每個部分體積相等，相互接觸面積最小，這些細(xì)小的部分應(yīng)該是什么形狀？”這個問題至今沒有終結(jié)答

2、案。1993年，愛爾蘭物理學(xué)家威爾萊和弗蘭提出的14面體與12面體的結(jié)構(gòu)組合是到目前為止最理想的方案。,基本構(gòu)成 基于三維空間最有效的分割，結(jié)構(gòu)模型在自然界中普遍存在，例如細(xì)胞組織單元的基本排列形式、水晶的礦物結(jié)構(gòu)，以及肥皂沫的天然構(gòu)造。,規(guī)律 盡管此呈現(xiàn)出復(fù)雜性及有機的形式，但實際上它具有很高的重復(fù)性。,鋼結(jié)構(gòu)工程概況 平面尺寸：177.338m177.338m 建筑墻體底標(biāo)高：1.059m 屋頂標(biāo)高：30.587m 屋面及支撐墻結(jié)構(gòu)由新型多面體空間鋼架構(gòu)成水滴的骨架。鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量共約6300噸，鋼材選用Q345C、Q420C。結(jié)構(gòu)節(jié)點形式分為球型、半球型、方鋼管相貫三種，桿件分為圓鋼管、

3、方鋼管兩種形式。所有構(gòu)件壁厚由6mm到40mm。節(jié)點9290個，桿件數(shù)量將近20670根。,地下和基礎(chǔ)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 地上：鋼網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)自身避雷 8級抗震,結(jié)構(gòu)優(yōu)化 屋頂和墻面的氣枕形狀具有重復(fù)性而又能保持一個隨機無序的總體感覺 鋼結(jié)構(gòu)腹桿（位于結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面之間的桿件）具有高度重復(fù)性 鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部節(jié)點具有高度重復(fù)性。 弦桿構(gòu)件(構(gòu)成“氣枕”的邊線)長度和幾何具有重復(fù)性 避免節(jié)點位于弦桿內(nèi),結(jié)構(gòu)體系確定 下部采用鋼筋混凝土筒體剪力墻框架扁梁大板體系 上部采用延性鋼框架空間結(jié)構(gòu)（屋面、墻） 上部鋼框架墻體結(jié)構(gòu)剛性支承于0.000及6.400鋼筋混凝土平臺,結(jié)構(gòu)分析軟件 下部混凝土結(jié)構(gòu)采用ETABS

4、、SATWE、TAT、SAFE計算分析 上部鋼結(jié)構(gòu)采用MST、STRAND7、SAP2000進行截面優(yōu)化設(shè)計 整體結(jié)構(gòu)采用SAP2000、STAND7進行整體分析和抗震設(shè)計,STRAND7 靜力計算結(jié)果,自重下的位移,焊接空心球節(jié)點,典型節(jié)點,墻體局部施工順序,1,2,3,4,三、膜結(jié)構(gòu) 膜結(jié)構(gòu)建筑是21世紀(jì)最具代表性的一種全新的建筑形式，至今已成為大跨度空間建筑的主要形式之一。它集建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、精細(xì)化工、材料科學(xué)與計算機技術(shù)等為一體。在2008年的奧運會建筑設(shè)計上，膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用就得到完美的體現(xiàn)。,水立方 “水立方”整體建筑由3000多個氣枕組成，氣枕大小不一、形狀各異，覆蓋面積達(dá)到10萬平

5、方米。除了地面之外，外表都采用了膜結(jié)構(gòu)。安裝成功的氣枕將通過事先安裝在鋼架上的充氣管線充氣變成“氣泡”，整個充氣過程由電腦智能監(jiān)控。 如果ETFE膜有一個破洞，不必更換，只需打上一塊補丁，它便會自行愈合，過一段時間就會恢復(fù)原貌。,特殊材料 ETFE “水立方”的膜結(jié)構(gòu)使用的是一種名為ETFE的特殊材料,最早使用于航空工業(yè)中。 ETFE薄膜的使用在國內(nèi)尚屬首次,但過去20年內(nèi),由于這種材料耐腐蝕性、保溫性俱佳、自清潔能力強,歐洲有600至800個建筑都用了這種材料,包括德國的安聯(lián)體育場和英國“伊甸園”植物園。,膜結(jié)構(gòu)維護 “水立方”周圍設(shè)置了護城河,內(nèi)層膜結(jié)構(gòu)也與公眾活動區(qū)域有一定距離,這樣的設(shè)

6、計保證了公眾不可能近距離的接觸到這些“水泡泡”,這就大大降低了它受傷害的可能。 ETFE為半透明的材質(zhì),“根據(jù)生物學(xué)原理,鳥兒們是不大愿意停留在半透明物上的?！表敳吭O(shè)有雨洪收集系統(tǒng)排水天溝,這個地方也成為鳥兒們在水立方唯一的落腳點,為了保證落在上面的鳥兒們遠(yuǎn)離“泡泡”,設(shè)計者們又在天溝接近膜結(jié)構(gòu)的部位設(shè)置了金屬線供鳥兒們落腳,確保他們不會步入“禁區(qū)”。,膜結(jié)構(gòu)維護 水立方內(nèi)外層膜結(jié)構(gòu)之間有一個充氣的空間,被稱為氣枕,倘若膜結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)破損會有怎樣的后果?由于氣枕中的壓強僅為250帕,只比外部自然狀態(tài)下的壓強高出一點,因此,局部的破損后,里面的空氣只會慢慢的釋放,不會“嘭”地爆開,不會對人構(gòu)成威

7、脅。而局部破損的膜結(jié)構(gòu)只要使用ETFE材料制成的膠水修復(fù)即可。,膜結(jié)構(gòu)效果 同時由于自身的絕水性，它可以利用自然雨水完成自身清潔，是一種新興的環(huán)保材料。猶如一個個“水泡泡”的ETFE膜具有較好抗壓性，甚至可以承受一輛汽車的重量。氣枕根據(jù)擺放位置的不同，外層膜上分布著密度不均的鍍點，這鍍點將有效的屏蔽直射入館內(nèi)的日光，起到遮光、降溫的作用。,膜結(jié)構(gòu)效果 水立方”占地7.8公頃，卻沒有使用一根鋼筋，一塊混凝土。其墻身和頂棚都是用細(xì)鋼管連接而成的，有1.2萬個節(jié)點。只有2.4毫米厚的膜結(jié)構(gòu)氣枕像皮膚一樣包住了整個建筑，氣枕最大的一個約9平方米，最小的一個不足1平方米。跟玻璃相比，它可以透進更多的陽光和空氣，從而讓泳池保持恒溫，能節(jié)電30%。 膜結(jié)構(gòu)自身就具有排水和排污的功能以及去濕和防霧功能，尤其是防結(jié)露功能,對游泳運動尤其重要。,水立方的一些遺憾 采用全新材料