奥体中心体育馆结构设计及若干技术.docx

摘要奥体中心体育馆是一个特大型综合体育馆，看台以下的主体结构采用了钢筋混凝土框架-剪力墙结构，屋盖采用肋环形双层钢网架。钢屋盖由位于看台外侧的48根混凝土直柱和位于环廊外侧的16组三角形钢斜柱支承。混凝土柱均匀布置在直径为136.6m的圆上，柱顶设混凝土环梁。外圈三角形斜柱柱顶位于直径为204.6m的圆上。内外圈之间的跨度为34m。建筑外立面采用飞檐造型,飞檐处屋面结构采用三层网架，在网架中部放置设备风机。介绍了结构选型和设计中重点关注的几个问题。关键词：体育馆；肋环形双层钢网架；钢屋盖；钢斜柱；混凝土环梁01工程简介体育中心是全国运动会的主场馆，由体育场（标段1）和体育馆+游泳馆（标段2）组成，项目选址在国际港务区，位于市未来城市发展的东北向主轴上，柳新路以南，向东路以北，杏渭路以西，迎宾大道以东，占地面积约74.9x10411f,地理位置优越，交通便利。体育中心总平面布置如图1所示。本文仅介绍体育中心的体育馆。图1总平面布置Fig.lGenerallayout体育中心体育馆是一个综合体育馆，建筑面积为108,283m2,有18,000个座席,看台高度为26.40m,建筑高度为41.36Om（钢结构上弦最高点中心线），无地下室，地上4层，底层的外圈尺寸为168m,屋盖外围尺寸约为204.6m,属于甲级大型体育建筑，如图2所示。图2体育馆建筑效果图Fig.2 Architecturalrenderingofthestadium体育馆一层周圈布置有商业、设备用房及上到其屋面的台阶，商业、设备用房与体育馆间一层设有环形车道。商业用房的屋面为体育馆的入口平台，平台与体育馆间通过部分连桥连接，用于体育馆的人员疏散，如图3、图4所示，图3左下角部分为热身馆。下层观众看台区观众入口大厅热身区上空图3体育馆2层建筑平面图Fig.3 Floorplanofthestadiumonthesecondfloor钢结构最高点中心线Fig.4Profileofthestadium02结构设计2.1结构选型与设计如前文所述，商业及设备用房与体育馆在2层楼面通过部分连桥连接，故沿体育馆周边设置一圈结构缝将平台与主馆脱开。考虑主馆使用过程中的温度变化较小，故主馆不设缝，只在施工阶段采取措施防止混凝土开裂。周边商业用房沿体育馆外圈按长度小于120m设置结构缝，将商业用房部分分成13个结构单元,如图5所示。图5结构单元划分Fig.5Structuralunitdivision体育馆1层层高为7.8m,其他楼层层高为4.5m,设防烈度为8度。受看台内跨采用肋环型双层网架折板区采用肋环型三层网架顶层网格随建筑面翻折顶部设双道框架梁抵抗屋盖水平推九/钢屋盖外圈斜柱落在16.8m图6钢屋盖与混凝土结构间的支撑结构Fig.6Supportstructurebetweensteelroofandconcretestructure本工程钢屋面为圆形穹顶形式，屋面钢结构在竖向荷载作用下有向外膨胀的趋势，为使屋面钢结构形成自平衡体系，减少屋盖传给竖向构件的水平推力，同时方便施工，缩短工期，钢屋盖选用肋环形双层网架结构，中间最大跨度为136.6m,外环跨度为34m。为满足屋面造型需要，结合建筑功能，沿屋面外圈局部抬高形成夹角，尖角内放置风机，故尖角部分采用了3层网架，该部位防水屋面做在网架的中间层，上层为装饰屋面，如图7所示。._34136.6加跨采用自1中间跨采用双层肋环型网架肋环型网架_34环跨采用三层肋环型网架部分斜构件的影响，结构的扭转指标难以满足规范要求。为调整楼层刚度，体育馆看台以下部分采用混凝土框架-剪力墙结构，周围商业用房采用框架结构。看台采用清水混凝土预制看台。看台后侧是体育馆钢屋盖的主要竖向支承构件，由均匀布置在直径为136.6m圆上的48根混凝土柱构成,柱的外侧是体育馆的环廊,环廊的外立面由64片倾斜的三角形幕墙组成，各三角面的交线上设有钢斜杆作为幕墙的支撑结构，如图6所示。图7钢屋盖结构（单位：m）Fig.7Steelroofstructure（Unit：m）2.2 结构设计控制参数本体育馆为特大型综合类体育馆，根据建筑工程抗震设防分类标准（GB502232008）1,本项目应为重点设防类建筑。按照建筑抗震设计规范（GB500112010）2和高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32010）引的相关规定，体育馆的有关设计参数如表1所示。表1结构设计参数Tab.1Structuraldesignparameters控制项控制参数建筑结构安全等级钢结构屋盖及其支撑柱：一级混凝土结构：二级设计基准期50年设计使用年限50年抗震设防类别重点设防（乙类）设防烈度8度（0.2g）抗宸措施9度结构体系看台以下：框架-剪力埼T结构钢屋面：双层网架结构（局部3层）抗宸等级框架及剪力墙：一级（支荐钢屋盖混凝土柱：特一级）屋盖网架关键杆件地震组合内力放大1.15倍支座节点地震力放大1.20倍长细比限值：压杆120；拉杆200也本风压/（kN-m-2）0.40（100年）也本雪压/（kNm2）0.30（100年）场地类别11类（,=0.40s）基础设计等级甲级湿陷性分类甲类允许层间小震1/800（看台以下）.1/550（看台以上）位移角大宸1/100（看台以下）.1/50（看台以上）2.3 传力路线规划与关键构件的确定体育馆可分为四周环廊和内部看台2大区域，故体育馆钢屋盖可设计成3跨连续结构，其竖向荷载作用下的弯矩图可近似用图8表示。这样的跨度分布决定了钢屋盖的大部分竖向荷载将通过内侧直柱向下传递。因地震力为惯性力，同时外圈斜柱的倾斜角度不大，传递水平力的能力不够突出，所以为了传力简洁，应设法让水平力也主要通过内圈混凝土直柱往下传递。内圈混凝土直柱毫无疑问是结构的关键构件。同理，在屋面钢结构中，该柱附近的钢网架弦杆和斜腹杆及Fig.8Structuralforcediagram2.4基础设计基础采用了当地应用较为成熟的后插筋灌注桩（即建筑桩基技术规范（JGJ942008）中的长螺旋钻孔压灌桩），直径为600mm,桩长约为25m。试桩结果表明，桩的竖向承载力很高，达到了300t以上。但因桩径较小，水平承载力较差，考虑体育馆的设防烈度为8度，又未设地下室，桩需承受的水平力较大，结合前文力的规划路线，为保证其桩基工作的整体性和安全性，在该柱及其向外一圈的地梁间设置一圈混凝土板（图9中阴影部分），使基础在承受较大水平地震作用时具有更好的整体性和较大的承载能力，如图9所示。图9基础平面图Fig.9Foundationplan2.5主要计算结果2.5.1 周期分析结果体育馆采用MIDASGen的整体计算结构振型结果如表2所示，说明结构的整体抗侧刚度及抗扭刚度适中。表2屋盖结构振型周期与质量参与系数Tal).2VibrationinodeperiodsofroofstructureandqualityPnrtiCiPnlionCoCfTiCiCnIs振型周期/sUrUySR10.8960.0000.00299.9970.00020.6429.95083.5040.0000.01130.63681.67210.3540.0000.02940.52328.00965.1840.0000.16950.51764.59027.1560.0000.11860.5010.3780.0920.00099.48870.4580.0040.2350.00099.56580.4222.9970.1061.15894.65190.4090.0000.0000.00199.998100.3910.0800.0230.00199.895振理参与质量/%99.9599.9599.4992.962.5.2 钢屋盖的变形情况对于大空间结构，屋盖的水平和竖向变形是设计中需要重点关注的问题，本工程的有关计算结果如表3所示，说明屋盖结构水平和竖向变形满足规范要求。表3钢屋盖的跨中挠度Tah.3mid-spandeflectionofsteelroof荷载与作用WIneXmmWM/2恒荷栽-1721/792满布活荷战-1721/794恒荷我十满布活荷我-3501/390恒荷我+满布营荷我-1971/695恒荷载+半冷雪荷栽-1861/735恒荷栽+高低跨宝荷栽-2011/680恒药栽+水沟满水荷载-1711/797恒荷我+0°风荷投-1361/1003恒苻栽+90°风荷载-1361/1007注：WmaX为屋盖跨中挠度"为屋盖跨度。2.5.3 屋盖地震剪力在内外圈支撑柱的分配情况地震力的本质是惯性力，质量越大产生的地震力也越大，该力如果不发生水平转移，直接沿竖向构件传至基础，则此时的传递路径最短，因此钢屋盖内圈支承柱的刚度决定了地震力的分配合理程度。本工程内圈框架柱的截面取1,500mm×1,500mmo计算表明，内圈框架柱分配的地震剪力占了总地震力的80%以上，外圈钢斜柱分配的地震剪力不足20%,与规划的传递路线一致，如表4所示。表地震剪力分配情况ab.4DistributionOfseismicshearforce工况内图框架¼kN外图斜柱/kN总剪力/kN内圈框架柱地震剪力与总剪力的百分比/%EX29786.77343.536794.980.95EY30505.77647.937924.280.442.5.4 钢屋盖地震力在支座上的分配由于钢屋盖平面内的刚度不大，地震作用下地震力在支座处的分配将随屋盖及其支承柱的刚度变化而变化。图10中数据表明：内圈支承柱中，直径与地震方向平行的柱的地震力最大，垂直方向的柱的地震力最小；高区看台的柱较短，抗侧刚度相对偏大，因此分担的地震力偏大。a）X向地震b）歹向地震图10地震力在混凝土柱顶的分配（单位：kN）Fig.10Distributionofseismicforcesontopofconcretecolumns（Unit：kN）2.5.5外围斜撑对竖向荷载的贡献2组三叉撑中间的直杆支承于下部混凝土结构的悬挑梁上，设计将其处理成轴向钱，不传递竖向力，能够传递竖向力的仅有三叉撑中的斜杆。为此，将斜撑的顶部交点处理成支座，去掉外圈幕墙荷载，则恒载+活载（1.d+1.l）工况下的支座反力如图11所示。由图可知，外圈三叉斜柱仍为压杆，但杆内的轴力很小,内圈混凝土柱才是竖向荷载的主要承担者，是关键构件。a）X向地震b）y向地震图11外圈三角形斜撑承担的竖向力（单位：kN）Fig.l1Verticalforcesontheoutertriangularbrace（Unit：kN）03结构设计需重点解决的几个关键问题3.1 屋盖支撑结构形式及控制指标的确定钢屋盖的内圈支承结构形式有3种：1）混凝土柱以悬臂柱形式单独支承，下部的剪力墙不升至钢屋盖；2）剪力墙和混凝土柱共同支承，两者均升至网架下弦支座处；3）在内圈混凝土柱顶设置环梁,将内圈独立的混凝土悬臂柱变为环形框架。针对不同的支承形式，结构的水平位移角遵循以下原则：1）当混凝土柱为悬臂柱时，位移角可以控制为l250502）当下部结构中的混凝土墙也升至柱顶时，位移角应按框剪结构控制为l8003o3）当柱顶设有环梁时，位移角可按框架结构控制为1/550引。理论上讲，上述3种方式均可以考虑，但刚度越大，屋盖结构的地震力越大。考虑钢屋盖的延性较好，为减小地震作用，加强支承结构的整体性，减少屋盖对内圈柱的水平推力，本工程采用了悬臂柱顶设水平环梁的做法，位移角参照框架结构按1/550控制。3.2 环梁的作用分析柱顶环梁的存在可以将一个个独立的悬臂柱连成一个整体，形成环向框架，从而增大结构的抗扭刚度，避免单个柱失效带来的重大破坏。图12为混凝土柱顶设环梁（外圈数据）与不设环梁（内圈数据）的钢屋盖支座在竖向荷载作用下的径向剪力对比。由图可知,环梁的存在对屋盖支座的水平变位起到了约束作用，并使各支座的受力趋于均匀。不设混凝土环梁时,支座的最大剪力减少了约40%,说明屋盖支承结构的环向刚度大幅降低，支承屋面柱的水平位移增大，同时各支座的受力因柱刚度的不同而差异较大。98696381681299968854%5即加76分喷叫7465165298073047352357292>12277322157”17070872524574723169931287422317322177091727091111”7047242152I4733748229226736126122AC6902322326987302052417327253973367378205345368l9867727f11o仆”732870805c”8794734726918059729488l5809967981图12设与不设环梁支座径向剪力的对比（单位：kN）Fig.12Comparisonofradialshearforcewithandwithoutringbeambearing（Unit：kN）关于环梁的设置位置有2种思路。一种是设在钢屋盖支座处的下弦球上，其优点是能更有效地约束钢屋盖在竖向荷载作用下引起的支座水平变位，缺点是对混凝土支承体系的整体性及抗侧刚度贡献很小，故本设计采用了另一种思路：柱顶设混凝土环梁的方式。环梁按控制裂缝宽度小于0.3mm进行配筋。3.3 关于防连续倒塌本工程钢屋盖结构为双层网架结构，杆件众多，试算结果表明，无论是弦杆还是斜腹杆，无论其在支座附近还是在跨中，单根杆的破坏均不会对钢屋盖带来太大的影响，屋盖结构的内力重分布能力很强。由于钢屋盖的支承柱顶设有环形混凝土梁，环梁的协调能力很强，加之网架的整体性良好，故去掉其中一根混凝土柱后结构仍不会发生连续倒塌。3.4 关键节点的有限元分析本工程钢结构的几个节点均采用了“中震弹性”的性能目标。图13是用ABAQUS分析的几个关键节点的应力云图，表明在中震作用下节点能够保持弹性。c）斜柱顶节点a）网架支座b）斜柱底节点图13中震作用下的节点应力云图Fig.13Stresscontourofjointsundermoderateearthquake3.5 关于大跨度空间结构的性能化问题根据以往的工程经验，很多7度设防地区的大空间钢结构的地震作用组合都不起控制作用。那么，8度设防地区这种结构的地震作用组合是否会起控制作用呢？本文对屋盖网架的部分杆件的控制内力进行了对比，如表5所示。表5座盖的结构部分杆件受力的控制工况,al>.5CriticaIlo<lvasesofforceexerted<mm11wInefnlxrr>ofMvcl11m>M11k(uv松面尺寸mm小震中友校M工人“力/kN校!工况轴力/kN.114X4y<l.2U+l41.+0.84Ti>2301.0U-1.3Qw-0.5Q.-136fU0×4y(l21.+l41.+0,84T1)271l.2(U+0.51.>+1.3Q“÷0.SQ390.140X6!.2(1.4+0.51.)+I3Q,-0.5Q.+0.84Tj4651.2(U+0.5J4)+1.3Q,-0.5Q.582159×6H1.2U+141.+0.MT<>4651.2(U+0.51.)+1.3Q÷0.5Q,666,159X8y<l.2U+41.+0.84Tj>-2591.0U-1.3Q+0.5Q,-6861S0×8y(l.21.4÷l41.÷O.84T)一370l.2(U+0.51.l)-I.3Q“+0.SQ1-519.180X10y<l.2U÷l4/.+0.84T,)872l.2(U+0.51.)-1.3Qrf÷0.5Q.一6352I9×1Oy(l.2U÷l41.+0.84Tt)1483l.2<U+0.51.)-.3Q。-0.5Q一1645,219X12y(I.21.4+l41.+0.84T：)-14881.2(h+0.5/.,)-1,3Q,+0.5Q.一2107.245X12y(l.21.i÷l41.+0.84Tj>-17】4+0.5.,)-.3Qw÷0.5Q-2440.245X14y(l.2U+l41.+0.84T：)一1622l.2(1.4+0.51.l)+l.3Qxr+0.SQ27!4273×Uy(1.2U+l41.÷0.84Tj)-1990l.2(U+0.51.)-1.3Qrt+0.5Q-2228.273X16y(1.2U÷l41.+0.84Ta>-2327I.2(U+0.51.l>-1.3Q”+0.5Q-2551,299X16y<1.21.-÷l41.+O.84T)-2561I.2(1"+0.51.>-1.3Q+0.5Q.-28824O2×2OX1.2U+I1/.+O.84T>-3246I.2<U+0.S1.)-I.3Q.÷0.5Q.-3659iilr<*a*.1.4为恒褚代/力心我T7为不同的冰度工3UQ,、Q“.Q为不同方向的地友作M.表中数据说明，对于8度设防地区(9度构造)，其地震力较大，小震时只有个别杆件的内力由地震工况控制，而中震时很多杆件的内力由地震工况控制，故在高烈度地区设计大跨结构时，进行中、大震工况验算十分重要。3.6 剪力墙的作用及其工作性态控制本工程设防烈度为8度，设防类别为乙类，按照建筑抗震设计规范(GB500112010)2,高度大于24m的建筑不能采用框架结构。合理设置一定量的剪力墙有利于使结构更加合理。但是，这种高度不大的剪力墙属矮墙，其变形接近于剪切型7,在水平力作用下的变形远小于框架的变形，故剪力墙吸收的地震力很大。如果要求结构在中震作用下保持弹性则会使剪力墙的厚度过大，工程量增加8。另外此种剪力墙的轴压比较小，抗剪能力较弱。所以对于这类剪力墙，提高材料强度和增加型钢比增大截面更可取。由于此剪力墙的轴压比较小，而且有框架柱存在，即使在大震作用下有损坏也不影响竖向荷载的传递，因此该墙大震下的性能目标可退化为轻度损伤。3.7 预制看台对水平刚度的影响本工程看台采用预制看台，连接构造以文献9为主，典型的连接构造如图14所示，每块预制板在两头各用1个螺栓与现浇混凝土梁相连，板和板之间通过2个螺栓连接。“lit柴轶覆埋件In夏餐件1.I*蒙孔（濯家克）名片SA平flOAlJl件MlF*件U«19XI连接点2立库伸HTt接件1.l我1GJZ*jR砂H找串屋殄象找早展图14预制看台连接构造（单位：mm）Fig.14Connectiondetailofprefabricatedstand（Unit：mm）为考虑预制看台对结构刚度的影响，建立了3种模型试算方案。方案1：看台板用壳单元建模，上、下看台完全相连；方案2：看台板用壳单元建模，上、下看台之间相距25mm,看台板之间采用222钢筋连接方案3：将看台等效成荷载施加到两侧主梁上，楼板做开洞处理。试算结果表明：垂直于预制板方向，预制看台的刚度对结构几乎无影响；平行于看台板方向，由于预制看台在该方向面内具有剪切刚度，看台能协调看台短柱与正常楼层柱之间的变形，如果不考虑看台板刚度将导致看台部分框架柱，尤其是下端的短柱分担的剪力比实际小，正常楼层柱分担的剪力比实际偏大。设计将相关短柱所受的剪力根据柱的实际高度适当放大。04结论（1）本工程的工期紧，网架结构具有较好的适应性。（2）追求传力直接应该是设计追求的目标之一，本工程使用了一系列的环向构件，结构受力合理。（3）高烈度区的大空间建筑的抗震设计不应该被轻视。（4）预制清水混凝土看台的传力特性呈各向异性，对看台底端的柱有影响，设计时不可忽视。参考资料：奥体博览城主体育场结构设计研究奥体博览城主体育场在举世瞩目的亚运顺利闭幕之后，我们继续回顾这场国际赛事所牵引的建筑文化和工程技术，本文是针对亚运主体育场的结构设计的研究文献，出于视觉效果，我们回避了结构计算的繁冗数据，引用奥体博览中心主体育场及网球中心一书收录的结构工程相关建设进程照片作为插图。占地面积：82,904m2总建筑面积：210,110m2地上建筑面积：150,927地下建筑面积：59,183m2建筑高度：罩棚最高点结构标高：59.400m（结构中心线）看台高度：36.445m-42.463m建筑层数：地上六层，地下一层罩棚结构形式：空间管桁架+弦支单层网壳钢结构体系坐席数：80,011席联合设计：美国NBBJ建筑设计公司一、工程概况奥体博览城主体育场为特级特大型体育建筑。体育场外轮廓平面近似椭圆形，长轴长为366米，短轴约为338米。混凝土看台结构最大宽度约为108米，最高点标高为42.463米。下部混凝土结构地下一层，地上六层，二层平台（标高7.8米）以上看台结构向场外倾斜。为了使体育场场内面向钱塘江，具有良好的空间渗透和视觉景观，体育场北侧二层平台以上的结构被打开，开口宽度为4060米。看台区上覆完整的环状花瓣造型钢罩棚，罩棚外边缘南北向长约为333米，东西向约为285米，覆盖宽度为68米，悬挑长度为52.5米，顶标高为60.74米。二、结构体系及构成1 .下部混凝土结构利用建筑沿环向基本对称均匀分布的楼体电梯间和设备管井布置刚度、延性均较好的混凝土剪力墙，形成框架一剪力墙体系，增加下部混凝土结构刚度，减小下部混凝土结构过柔而带来的上部钢结构地震作用放大的问题，同时有效控制重力荷载作用下竖向构件外倾而产生的水平位移，提高整体结构的抗倾覆能力。由于建筑造型的需要，下部看台外圈柱自二层平台开始向场外倾斜，延伸至六层（标高25.8米）后开始分叉成V形柱，与看台平面内的Y形斜梁及顶部环梁形成空间结构，支承顶层看台结构及上部钢结构，同时为减小东西看台Y形斜梁跨度，在V形柱和看台Y形斜梁分叉点之间设置径向斜撑。楼（屋）面为现浇混凝土主，次梁体系，斜看台区利用建筑踏步布置成密肋楼盖。开口部位两侧看台结构的端部被适当加强，以便控制结构扭转。（1）框架柱及V形柱：支承钢结构上支座的分叉V形柱截面为800毫米xl200毫米，内置型钢。该柱交会至下层楼面时变为1200亳米xl200毫米的型钢混凝土斜柱。钢结构下支座支承于直径IO（X）毫米型钢混凝土柱顶，局部出入口轴柱位置支承于环向框架梁顶部。其他柱截面为800毫米x800毫米、100O毫米X100O毫米、800毫米X100O毫米、800毫米x2000毫米。（2）剪力墙：北侧开口附近两筒体墙厚600毫米，其余筒体外墙厚400亳米，内墙厚200毫米。（3）框架梁及次梁：沿径向布置的框架梁主要截面为800亳米x600亳米，环向布置的框架梁截面为500毫米x600毫米，次梁截面为400毫米x600毫米。消防车经过区域径向框架梁800毫米x800亳米、800毫米XloOo亳米、800毫米×1200毫米，环向框架梁800毫米XloOo毫米，次梁600毫米x800毫米。看台顶部钢结构支座下环梁为变截面1500亳米x900亳米、1500亳米x2200亳米，其中标高25.6米及以上楼层的斜向及环向梁内均配置型钢，斜看台环向密肋梁截面180毫米x6（X）毫米。（4）楼板：观众平台板厚200毫米，其他区域板厚120毫米、140毫米，看台板厚100毫米。2 .上部钢结构罩棚结合建筑造型及参数化设计，该工程钢结构罩棚14组花瓣组沿环向三维阵列而成。罩棚采用空间管桁架加弦支单层网壳组合结构体系，其构成如下：（1）大花瓣大花瓣单元由径向主桁架和弦支单层网壳构成，主桁架悬挑长52.5米。采用倒三角形组合空间圆管桁架，桁架根部高7米，悬臂前端高4.5米；主桁架之间的结构采用弦支单层网壳，支承于主桁架上弦；弦支结构为中30钢棒，中间设置一道撑杆；屋面弦支单层网壳延伸至墙面时演变为单层网壳结构。大花瓣单元沿自身最外侧向场心镜像，形成一组大花瓣。（2）小花瓣屋面小花瓣采用弦支组合结构，结合建筑造型，沿环向为组合三角形圆管结构，径向为单管布置，支承于大花瓣径向桁架上弦；拉索采用截面5毫米X61亳米高强钢丝成品索。墙面小花瓣采用单层网壳结构，上、下端各交会成一点，下端支承于混凝土结构二层平台型钢混凝土柱顶，上端交会于桁架上弦。面外通过室外钢梯与下部混凝土结构连成整体，墙面小花瓣为钢梯提供竖向支承，同时钢梯为花瓣提供面外支撑，增强花瓣面外的稳定性。（3）钢结构支座一组大小花瓣单元通过V形组合钢管由看台顶部的V形型钢混凝土交叉柱支承，形成罩棚结构上支座，下支座为花瓣单元杆件，交会至二层平台型钢混凝土柱顶。五层楼面处设置花瓣单元面外侧向V形撑，连接径向桁架下弦及混凝土楼面，增强花瓣面外刚度，增强结构侧向稳定性。一组花瓣及钢结构支座形成了一个稳定的结构单元。（4）内环桁架及整体钢结构将弦支组合结构单元沿场心环向阵列，同时在悬挑最前端设置内环桁架，用单层网壳结构填充各结构单元之间的间隙，形成结构整体。（5）北侧开口处钢结构构成根据建筑视觉效果的需要，下部看台结构北侧开有4060米宽的洞口，开口处罩棚结构单元构成基本同上述单元，区别在于取消了墙面小花瓣及侧向V形撑。开口处径向主桁架前端支承在内环桁架上，上端通过八字形布置的梭形柱支承于相邻混凝土看台顶面，梭形柱之间增加横向联系杆件。下端支承于二层平台混凝土柱顶，侧面通过桁架上弦与两侧基本单元连接。开口处内环桁架、自身结构单元及其两侧基本单元的构件均予以加强处理。三、关键技术：结构超长无缝设计该工程下部混凝土结构周长近1000米，未设一道永久缝，为超长、超宽大面积混凝土结构。设计师对整体结构进行了施工装饰期全过程施工的模拟温差效应分析，同时考虑了混凝土结构的长期徐变收缩效应。分析模型摒弃了基础固定端或不动较假定，考虑地基或桩基的有限约束刚度，主要分析结果及相应的设计措施如下：（1）设置后浇带，将整个工程下部结构切割成双向3O35米的子结构。（2）地下室外墙、边角区域框架柱等竖向构件为受力较不利部位。设计师通过加强局部构件含钢率消除局部不利影响。（3）对洞口周边及中部区域等受力不利及应力集中的梁板水平构件，设计师通过适当加强配筋等措施消除局部不利影响，使截面拉应力由钢筋承担（钢筋应力水平不超过200兆帕），并控制混凝土裂缝宽度不超过0.2毫米，同时采用通长板筋加局部短筋的双层双向式配筋方式，增强楼板的抗裂性能。（4）太阳辐射条件下，上部体育场钢结构罩棚大部分杆件应力水平低于35兆帕，部分内环环杆、下部支座及内支撑等杆件应力水平较高，最大值约75兆帕，组合工况设计时仍处在设计可控范围。四、关键技术：超长多点输入抗震计算该工程下部看台结构最大长度为366米，与超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点对超长结构的定义限制（400米）非常接近。基于该工程的重要性，设计师还对该项目进行了行波效应的多点输入时程地震反应分析，采用的具体方法为“大质量法”，分析结果如下：（1）地震波输入方向为X向，多点输入的非同步性引起结构的扭转角度较单点输入有明显增大趋势；随着视波速的减小，扭转效应增大。（2）地震波输入方向为y向，多点输入的扭转角度较单点输入存在时滞效应，多点输入扭转角度较单点输入略小，主要由于地震波输入方向与行波方向相同，而主体育场沿y轴基本对称，因此多点输入的非同步性没有引起结构扭转输入的增加。（3）各层扭转角度沿楼层的变化有明显的规律性，随着楼层的增加，绝对扭转角度逐渐增大，而层间相对扭转角逐渐减小。（4）下部混凝土构件内力基本由单点输入控制。地下一层和地上一层的个别构件内力由多点输入控制，但多点输入调整系数均不大，最大调整系数为1.06,设计时给予相应补强。五、关键技术：看台外倾引起重力荷载作用下混凝土构件受拉问题（1）建立看台折板的分析模型在传统看台建模的分析中，看台密肋梁采用框架单元，看台板采用斜板壳模型，夸大了斜看台的平面外刚度，看台板径向应力偏大，看台斜梁内力偏小，不利于结构安全。而该工程看台向场外倾斜，在重力荷载下，上部看台结构沿径向受拉，看台板刚度对结构计算结果影响更为明显。为准确反映实际结构的工作性能，设计时密肋梁、看台踏板均采用壳单元，更符合实际的壳元折板模型。这两种计算模型分析的对比结果表明：采用看台折板模型，混凝土结构变形增大7%-12%,看台板径向应力大为减小，尤其北侧开口部位，看台板径向应力减幅达50%,看台斜梁内力显著增大，增幅达70%110%。可见，采用斜板模拟看台结构误差较大，而壳元折板能准确反映实际结构，设计更为安全合理。（2）考虑后浇带的施工模拟分析在重力荷载作用下，中上部看台斜梁及看台顶部环梁承受了较大轴向拉力，看台板内环向拉应力也较高，结构环向构件产生的环箍作用明显。在施工期间，为减小混凝土收缩应力及温度应力，每隔23跨须沿径向设置施工后浇带。后浇带合拢前，环向构件无法发挥对径向框架的约束作用，因此，结构的变形和内力与一次生成的模型计算结果相比有所差别。考虑该不利因素，设计师对整个工程进行了浇带的施工模拟分析。分析结果表明，后浇带的设置削弱了环向构件对整体的环箍作用，因此结构径向构件内力增加，环向构件内力减小，结构在重力荷载下的位移有所增大，尤其对东西及南侧结构来说，这一影响较明显，因此设计师在设计中充分注意了这一点，采用了施工模拟计算结果进行构件设计。六、关键技术：看台顶部埋入式铸钢支座节点设计该工程钢结构上支座通过短柱支承于下部混凝土看台V形柱、看台Y形斜梁及外圈环梁交会顶面，且下部混凝土构件均设型钢，因此该支座节点受力最为不利，若采用焊接节点，不仅施工难度大，且阴角区焊缝的质量难以保证，为确保上部钢结构安全，看台顶部钢结构上支座节点采用了埋入式铸钢节点。由于该节点为7根型钢构件空间斜向交会，加之型钢混凝土构件纵筋达130余根，尤其是V形柱及看台Y形斜梁交会阴角区空间狭小不利于穿筋，现场施工难度大，且混凝土浇筑质量难以保证。为确保结构安全，项目参建各方一致赞同通过计算机模拟三维穿筋和地面1：1现场穿筋模型试验发现问题并及时完善，以确保后续高空作业的顺利实施。经过长达数月，共五轮的设计深化调整，并结合专家论证意见不断完善，在各方共同努力下，最终该埋入式铸钢节点得以成功实施。七、结语奥体日览标主体育场体量大，看台结构外倾，造型较为新颖、复杂，结构设计难度大，尤其是北侧看台开口，加大了设计难度。设计师采用多程序、多模型对上、下部结构进行了总装分析及专项研究分析，以正确揭示结构的受力状态，同时针对结构提出了较为明确的抗震性能优化目标及实施措施，以确保结构的安全。参考文献1中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑工程抗震设防分类标准:GB5022320081SJ.北京：中国建筑工业出版社,2008.MinistryofHousingandUrban-RuralDevelopmentofthePeople'sRepublicofChina.StandardforClassificationofSeismicProtectionofBuildingConstructionsiGB502232008S.Beijing:ChinaArchitecture&BuildingPress,2008.(inChinese)中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范:GB500112010S.2016版.北京:中国建筑工业出版社,2016.MinistryofHousingandUrban-RuralDevelopmentofthePeople'sRepublicofChina.CodeforSeismicDesignofBuildingsiGB500112010S.2016ed.BeijingzChinaArchitecture&BuildingPress,2016.(inChinese)引中华人民共和国住房和城乡建设部.高层建筑混凝土结构技术规程:JGJ32010S.北京:中国建筑工业出版社,2010.MiniStryofHousingandUrban-RuralDevelopmentofthePeople'sRepublicofChina.TechnicalSpecificationfbrConcreteStructuresofTallBuildingJGJ32010S.Beijing:ChinaArchitecture&BuildingPress,2010.(inChinese)4中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑桩基技术规范:JGJ942008fS.北京:中国建筑工业出版社,2008.MinistryofHousingandUrban-RuralDevelopmentofthePeople'sRepublicofChina.TechnicalCodeforBuildingPileFoundationJGJ942008S.Beijing:ChinaArchitecture&BuildingPress,2008.(inChinese)中华人民共和国住房和城乡建设部.钢结构设计标准:GB500172017S.北京:中国建筑工业出版社,2017.MinistryOfHousingandUrban-RuralDevelopmentofthePeople'sRepublicofChina.StandardforDesignofSteelStructures:GB500172017S.Beijing:ChinaArchitecture&BuildingPress,2017.(inChinese)胡庆昌,孙金墀,郑琪.建筑结构抗震减震与连续倒塌控制M.北京:中国建筑工业出版社,2007: