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国内首个建筑单体预制率超40%的体育场项目 | 浦东足球场 | 华建集团上海建筑设计研究院

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  • 发布时间:2020-10-15 15:16
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国内首个建筑单体预制率超40%的体育场项目 | 浦东足球场 | 华建集团上海建筑设计研究院

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上海浦东足球场项目是国内第一个建筑单体预制率达到40%的中大型体育场项目。本项目结构体系新颖,对于设计和施工的挑战较大。

 

两个首创——上海浦东足球场在装配式建筑和结构技术上,大跨度屋盖采用中置压环轮辐式结构体系,为国内外首创;地上看台采用钢结构+预制清水混凝土看台板体系,为国内首创。

 

经计算,本项目“钢结构框架+预制混凝土看台板+钢结构屋盖”结构体系的建筑单体预制率达到48.2%,能够满足高于40%预制率的要求和设定设计目标。

 

△项目效果图

△项目效果图

国内首创——地上看台采用钢结构体系

为满足上海市2016年开始实行的对于建筑预制率、装配率的政策要求,顺应建筑工业化的大趋势,本项目看台采用了国内首创的钢结构+预制清水混凝土看台板体系:

1)地上足球场主体结构采用钢框架+屈曲约束支撑(BRB)体系。

2)下部钢结构框架采用焊接H型钢截面梁和焊接箱型截面柱。

3)楼盖、屋盖采用钢筋桁架楼承板。

 

4)一般楼板、屋面板厚度为150mm,所有看台区域采用预制混凝土看台板。

 

 

△看台结构典型剖面图

△典型剖面示意

 

下部看台钢结构顶部通过设置桁架来实现悬挑,悬挑桁架悬挑尺寸约5-9m,悬挑桁架高度约5m。

 

 

本工程看台区域由于采用预制看台板,为提高看台平面内刚度,提高结构整体抗扭刚度,并减小看台斜梁平面外计算长度,采用如下措施:在上部悬挑桁架侧面设置一道平面外桁架,环向贯通;下层看台斜梁,平面外设置一道钢梁作为其侧向支撑;上层和下层看台平面内隔跨设置钢支撑。

 

△看台结构放大示意图

△预制清水混凝土看台板

 

考虑到普通钢支撑的受压屈曲问题及其在地震作用下滞回性能差等因素,同时为了提高整体结构在设防及罕遇地震下的抗震性能,通过充分利用金属阻尼器的耗能能力,使得主体结构在罕遇地震中基本处于弹性范围,看台钢结构和屋盖钢结构中的钢支撑均采用屈曲约束支撑(BRB)作为减震技术措施。

 

 

△屈曲约束支撑(BRB)

 

地上足球场设置屈曲约束支撑(BRB)10道:每个角部2道,长方向看台中部各1道,共10道,所有屈曲约束支撑均上下贯通。

 

△看台钢结构中BRB的布置

 

屋盖钢结构设置屈曲约束支撑(BRB)12组:每个角部的摇摆柱之间,设置3道,4个角共12道。

 

△屋盖结构中BRB的布置

国际首创——大跨度中置压环索承结构体系屋盖体系

 

本项目的屋盖钢结构采用了国际首创的中置压环轮辐式张拉结构体系。上海浦东足球场上部屋盖平面尺寸达到211.0×173.4m,平面形状近似为矩形。对于传统的轮辐式结构体系而言,圆形平面并开中央圆孔的结构效率最高,其次是椭圆形平面,随着椭圆度的加大,结构效率随着降低。

 

△屋盖结构效果图

 

上海浦东足球场作为专业足球场,使用功能上要求体育场的外轮廓以及内开孔均为矩形的平面。矩形的外轮廓对于轮辐式体系而言非常不利。以往国内外著名的、大跨度张拉结构屋盖的大型体育场均采用外圈压环梁的结构布置。如在近似矩形平面的专业足球场屋盖中采用外圈近似矩形压环的方式,以牺牲结构效率为代价实现矩形平面,在同样的环索预应力下,径向桁架的预应力度远低于传统的圆形或椭圆形平面。

本项目结构团队专门针对上海浦东足球场的建筑风格、构造和使用要求,定制了一个全新的中置压环索承结构体系:利用屋面拥有大面积不透光屋面这一边界条件,在直线外圈梁和直线透光屋面边梁之间设置一个圆度较高的椭圆形中置压环,同时在径向桁架的下弦设置径向索以及和压环几何相似的下拉环。这样拉环和压环平面形状就不会再受到内外直边的约束,可以更为自由地在内外边线之间形成受力最有效的“环”,从而大大地提高结构的有效性和刚度。

项目实施装配式预期效果

1)节省工期

与传统的现浇混凝土结构相比,钢结构看台+预制混凝土看台体系的结构施工工期约100天,现浇混凝土结构工期要超过180天,本项目装配式工期仅为传统结构55%,实现了建设方缩短工期以满足重大赛事需求的目标。

 

2)节省基础造价

看台区域采用钢结构,降低了结构自重,相比传统混凝土结构或装配式混凝土结构,减少了基础造价800万。

 

3)实现大跨度

 

屋盖采用中置压环轮辐式张拉结构,平面尺寸达到211×173m,在专业足球场接近于矩形平面内,首次实现了轻盈的轮辐式结构体系,为大跨度结构的实现提供了可能。

项目图纸

△屋盖结构典型剖面

△看台结构典型平面图

△ 屋盖结构轴测图

△屋盖结构典型剖面图

 

 

项目名称:上海浦东足球场新建工程

建设单位:上海久事(集团)有限公司

建设地点:上海市浦东新区张家浜楔形绿地Y001301单元内

总建筑面积:139304平方米,其中地上64186平方米,地下75118平方米

建筑高度/层数:38.2米/地下1层,地上4层

设计/竣工时间:2018年/2020年9月

设计单位:华建集团上海建筑设计研究院

合作设计:HPP亨派建筑设计咨询(上海)有限公司(建筑方案、初步设计);SBP施莱希工程设计咨询(上海)有限公司(屋盖结构方案设计、屋盖结构初步设计)

获奖情况:上海市装配式建筑示范项目(2020年)

 

工业化体系:中置压环轮辐式结构体系(大跨度屋盖);钢结构+预制清水混凝土看台板体系(地上看台)

 

来源:华建筑

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