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大型场馆项目的yabo手机官方网站设计—河南省体育馆罩棚设计介绍

  一、 简介

    河南省体育中心体育场位于河南郑州市综合投资区,系河南省重点工程,建筑面积46301m2。

    体育场罩棚为螺栓球和焊接球点网架结构。跨度:前面273.016m。后面251.678m。高度:前面51.486m,后面33.918m。如此大跨度的体育罩棚,在目前国内尚属首例。本屋面罩棚体系不同于常规屋面体系,是一种特殊屋面体系,相当于yabo手机官方网站体系,需要有工艺设计环节,参照yabo手机官方网站设计管理规定。

    二 、工程特征:

   

    该工程地区粗糙度为B类,抗震设防烈度按7级设计。建筑耐火等级为I级。设计荷载下压Wk1=1.35KN/m2。雪荷载Sk=0.27 KN/m2。该工程气势宏伟,造型别具一格,外装饰效果整齐统一,充分体现出强大的生机和活力。

    针对该工程的特点,设计时采用浮动连接方式,定距压紧式结构,巧妙的解决了适应主体结构变形、结构排水等问题,而且安装方便。

    三、工况分析

    本工程屋面系统是以球网架及钢龙骨做为支承,网架与主体结构连接,罩面铝板系统通过次龙骨与主龙骨连接,从而实现外立面造型。从受力角度讲,屋面铝板受重力荷载、风荷载、雪荷载、地震作用、温差作用以及各种声波辐射等综合作用,其受力复杂,这些荷载均通过次龙骨传递到主龙骨,再由主龙骨传到网架系统,由网架系统传到主体结构支座上。

    四、模型建立

    由于本工程属于大型空间设计,与普通yabo手机官方网站设计有本质区别,设计过程由建模开始。对网架、网架支座、主龙骨、次龙骨、屋面铝板系统整体建立三维模型,利用有限原理对其进行实物与力学模型的转换,将其转化为梁单元,从而确立计算模型,并将周边约束施加到作用点上,进行力学、变形及稳定性计算。通过计算确定允许的变形量,根据模型受到全部荷载而变形后的形状和尺寸,进行屋面板块的分格设计及系统结构设计,从而确保板块分格尺寸准确以及正常施工和使用功能。

    五、变形量分析

    根据计算,本工程网架系统最大位移接近正负80mm,(位于网架拱形前端中间位置)。由于此变形导致整体几何形状下沉,使原设计几何轮廓变化。我们的分格设计是根据变形后的尺寸进行的分格。从而保证加工出的板块能够顺利地安装到相应位置上。如果分格设计不考虑此变形,则设计出的板块尺寸将比实际需要尺寸略大,造成板块间预留变形缝被占用,无法实现温差变形,造成功能丧失。为此,网架整体的变形分析计算对本工程设计极为重要。

    六、分格设计

    立面分格设计以建筑师的思路和外装饰效果为原则,充分融合我司的产品特点,在立面分格上进行了仔细的构思,该罩面工程外形由于是球体的一部分,按常规考虑会使异型板材的数量巨大,不但加工、施工不便,而且会增加成本。在设计分格时采用计算机三维绘图方法,对屋面进行了模拟分析,利用地理学中的经、纬线原理,使分格尺寸在球形屋面上保证了最大限度的一致性,不但方便了生产加工,而且满足了外装饰效果;另外我们对球形屋面按排水沟位置进行了分区编号,使安装工人很容易找到板块的对应位置,极大地方便了施工。从内视效果看,次龙骨的布置整齐而有规律,在空间上与主龙骨纵横交错,使交流、开放的时代主题得到体现,增强了其观赏性。

    本工程典型分格主要有以下几种:

    (1)屋面罩面铝板局部分格。异型板材规格少,按排水沟位置将屋面分区,安装方便,外视效果整齐、美观。

    (2)屋面铝板、格栅局部分格。铝板与格栅的分格相协调,与总体建筑风格相统一,观赏性强。

    七、结构及功能设计

    1.铝板罩面系统选型依据 具有优良的水密性能,具有良好的适应变形性能和整体强度、保证内外视效果并降低工程造价是本次罩面系统选型的依据。

    2.铝板罩面系统的主要结构形式及特点

    本工程屋面铝板系统采用C型钢做龙骨。钢龙骨与副框之间有弹性胶垫相隔,横竖龙骨之间、竖龙骨与次龙骨之间的连接实现了三维调整,有效地适应了主体结构的变形。优良的内外视效果:设计时使分格尺寸在球形屋面上尽量达到一致,减少异形板的数量,方便了生产加工,降低成本,这样使整个建筑在外视效果上整齐划一,美观大方。通过巧妙地布置次龙骨及屋面龙骨,使龙骨分布均匀、整齐,得到了较好的内视效果。

    3.铝板格栅的结构形式

    铝板格栅根据其在装饰面上的位置采用了两种不同的结构形式:

    (1)大面格栅:将双面喷涂的弧形穿孔铝板同加强铝型材紧固,形成弧形格栅页片,页片的两端同次龙骨连接,形成格栅整体。

    (2)后檐口处格栅:

    后檐口装饰格栅采用了50槽钢及钢板制成镂空的变截面装饰钢架,不同宽度的页片通过装饰钢架同次龙骨连接,保证了此处独特的装饰效果。

    4.排水天沟的设计

    做为屋面排水的重要设施,如何既有效地完成排水功能,又得到良好的装饰效果,是我们设计要重点解决的问题。根据这个思路,我们设计了暗藏式排水天沟系统。

    5.防雷设计

    按照《建筑防雷设计规范》(GB50057-93)要求,建筑物防雷设计,不仅要考虑顶层雷击,还要考虑侧向雷击。由于本工程大面积使用铝板,属重要防雷建筑。合理的防雷措施将使外饰面免受雷击,达到安全使用功能。在设计中,采用防雷电缆将面材——铝单板同龙骨导通,龙骨同网架通过连接件连通,形成10米×10米的避雷网络,屋面体系通过网架体系可靠接地,不但可以有效地避免雷电对屋面自身的损害,从而保证建筑的安全,而且可以避免铝板表面积累静电吸附灰尘从而影响外视效果。

    yabo手机官方网站形成了自身的防雷体系,并与主体结构可靠接地,共同形成防雷体系,接地电阻小于4欧姆。

    6、内视效果的工艺设计:

    罩棚yabo手机官方网站的内视不同于其它yabo手机官方网站,而有着严格的要求。由于罩棚最低点与看台最高点有两米之差。主次龙骨的排布,铝单板加强筋的排布等都会对内视效果造成举足轻重的影响。设计时,主龙骨排布延纬线方向连续。用球点托盘挡住伸缩间隙。次龙骨与横框均采用不锈钢螺栓连接。次龙骨间距4米均匀排布。横框800mm均匀排布。内视呈800×4000网格形状,龙骨表面均涂防火漆处理,与网架金属表面处理协调一致。

    由于罩面工程宏大,受形状影响,每榀间距约12米。呈近似梯形,且上下边界处会出现三角形、梯形、五边形板块。如果每块板加强筋自行均布,则安装后整体板块加强筋不对线,左右错位,内视非常混乱。设计时,充分考虑以上问题,从分格图入手,每榀的三个分格,中间分格为4米,呈矩形,两边呈直角梯形,矩形板加强筋距均布。直角梯形从直角边开始,按矩形板加强筋距离向边侧排布。这样,整体安装时,每榀板加强筋全部对线,内视效果非常漂亮,实现了内视的设计要求。

    八、设计选材:

    1. 钢材:

    实现罩棚yabo手机官方网站连接的主次龙骨的钢材选择有着严格的要求。主龙骨既能满足大跨度的强度、挠度要求,又要满足网架变形的要求,以实现在网架变形时对次龙骨不造成破坏性挤压。

    选材时,根据周密计算,主龙骨选用300×100×50轻型钢。次龙骨选择80×40×15轻型C型钢。为减少焊接变形,次龙骨与主龙骨的连接采用国产优质不锈钢螺栓。钢材材质严格执行国家规范要求,出厂,检测合格证书。

    2. 面材:

    罩棚yabo手机官方网站面材的选择是此工程能否达到经久耐用、美观大方,且具有时代感的前卫建筑标志的一大关键。罩棚面材的作用是遮光避雨。对网架结构的蔽护可供选择的板材限以下三种:铝合金单板、铝复合板、铝蜂窝板。下面就三种金属板材的特点及加工工艺,安装工艺择优选用进行分析:

    铝复合板按惯例分为普通型复合板和防火型复合板。普通型复合板全由内外两层均为0.5mm厚的铝板,中间夹一层2-3mm厚的聚乙烯塑材,经过热加工冷加工复合而成,厚度有3mm、4mm等种类。一般3mm厚铝复合板多为内装饰选用,4mm厚铝复合板为外装修用。而防火型铝复合板是中间夹一层难燃或不燃材料复合而成。复合板表层铝板很薄,受热变形影响,一般表面处理采用氟碳滚涂处理,表面颜色可按使用要求调制处理,能够实现设计师的与周围环境协调的美学创意。但铝复合板板材同时存在许多缺点:首先,复合板中间夹层的复合材料没能排除有毒成份,不属环保产品。其次,两层金属面与中间夹层在受力及局部温度作用下,会产生起皮,鼓包等现象。再次,由于加工及时性安装等产生的应力,使得板面不平,在阳光照射下,产生漫反射现象,对整体yabo手机官方网站效果的美观造成很大影响。铝复合板的安装需要将复合板边缘机械刨90o槽口,以便折边。这样剩下的0.5mm厚铝板会对强度造成很难克服的薄弱隐患。针对铝复合板特点的综合分析,本工程本着“百年大计,安全第一”的原则没有选用。

    蜂窝板的选用在工程中也受很多条件限制。yabo手机官方网站用的蜂窝板表面处理基本与复合板相似。厚度方面的选择余地相对大些,有10mm、12mm、20mm、25mm不等。可根据不同工程、不同强度、保温要求选择。与铝复合板相比,蜂窝板具有更好的强度和保温性能。但从经济上讲,要比复合板贵很多。这样,受生产条件的影响,蜂窝板的板幅选择性不大。对此工程板块分割效果而言,存在着利用率不好,而使平米用量加大,造成成本大大增加,这也是本工程没有选用它的主要原因之一。

    铝单板相对以上两种面材有着许多优点:铝单板是采用高强度的铝合金轧制而成,其强度要比纯铝板高1倍左右。厚度选择余地大,根据工程需要有2 mm、2.5mm、3mm等。表面处理分为粉末静电喷涂和氟碳喷涂。表面颜色也可根据需要加高保色性颜料,使表面颜色具很广泛选择性,可以与建筑周围的色调相协调。

    本工程选用2.5mm厚的铝单板。表面处理氟碳喷涂,银灰色,这主要是考虑了铝单板的以下几个优点:

    1) 抗腐蚀性好:

    由于工业的发展,空气污染日益严重,酸雨也难以抗拒,这对外露的面材都会造成直接的危害。铝单板的表面氟碳喷涂处理,在抗腐性能上有很大优越性。

    2) 硬度好:

    铝单板表面硬度较好,耐磨擦、耐碰撞。考虑到冬日积雪、夏日冰雹会对罩面造成伤害,而铝单板的表面即使受到大冰雹的撞击,铝板产生微变,但表面涂层无损坏,能完好保护内层铝板,防止腐蚀。

    3) 可塑性好:

    本工程选用铝单板,除以上优点,就是铝单板的可塑性能独占鳌头。本工程的罩面yabo手机官方网站造型,可以形象地比喻为“斜切的西瓜牙儿”,即边界高度各异的双曲面。对面板的弯曲性,加工性要求较高。铝单板则能满足设计要求。

    九 、配合施工设计:

    罩面的不规则形状对现场施工带来了新的课题:“满堂红”脚手架的昂贵价格使其无法被采用。而面对“关门”的施工周期,必须大面展开施工人员。人员安全的施工条件成了首要解决的大问题。设计时,经与设计院,网架厂家及行业专家探讨,在网架辐杆不能受力的前题下,在受力球上,采用“抱夹式”连接,即用12根脚手管抱夹住钢球。然后,在脚手管抻出钢管连接在一起,形成“浮于网架球面上的阶梯形脚手架系统”。外加设安全网。此种“悬浮式脚手架”,既避免了昂贵的“满堂红”,又保障了施工人员的方便、安全。

    十、结束语:

    此种大型场馆式异形罩棚yabo手机官方网站,对我们属于第一次施工,成功的工艺设计是我们的财富。具有点睛之笔的“悬浮式脚手架”方案,更能激发我们向无前例的困难挑战。工程的胜利竣工能大大提高我们的市场竞争力,对我们有着非常重大的意义。
 

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