結(jié)構(gòu)選型案例分析之北京工人體育館PPT學習教案

1、會計學1結(jié)構(gòu)選型案例分析之北京工人體育館結(jié)構(gòu)選型案例分析之北京工人體育館項目基本概況第1頁/共47頁項目基本概況建筑所在地：北京市朝陽區(qū)三里屯竣工時間：1961年2月28日固定座位：12000個臨時座位：1000個建筑面積：4萬平方米第2頁/共47頁工人體育館是組成工人體育場三組建筑群（北京工人體育場、北京工人體育館和游泳場）中的重要部分。館內(nèi)除中心館外，還有羽毛球館等專用館場。 場館整體形式為圓形，地下一層，地上四層，頂棚為輻輪式懸索結(jié)構(gòu)，跨度達到94米，能容納1.5萬名觀眾。自2006年5月26日開始，工人體育館開始進行奧運改造工作，改造后除了外觀保持原樣外，使用功能有了較大的增加。館內(nèi)通

2、風、照明、機電、音響等進行全面改造更新，觀眾大廳座椅全部進行了更換，還增加了240個記者席、30個貴賓室和休息室。場館簡介第3頁/共47頁方案生成過程：圓柱形主體+八角形基座缺點：外形雖有變化但瑣碎； 與上層交接處結(jié)構(gòu)復雜。 圓形主體+圓形基座優(yōu)點：外形完整且視線連續(xù)可以看到其他兩個大門；角接觸結(jié)構(gòu)簡單；不會產(chǎn)生凸角；外圈路最短。直分隔帶平檐口挺拔有力，簡潔大方，施工簡單。 直分隔帶小殼檐新穎活潑，但可能過于精巧，不能充分反映我國體育事業(yè)蓬勃發(fā)展的氣魄。 橫分割和體育場不太協(xié)調(diào)，而且缺乏“力”的表現(xiàn)，施工也比較費事。 最終成果整個建筑顯得輕快豁朗。建筑設(shè)計概念第4頁/共47頁總體布局周邊環(huán)境概

3、況建筑設(shè)計特點功能布局建筑設(shè)計特點第5頁/共47頁北京工人體育館位于朝陽區(qū)三里屯工人體育場北路，整體呈圓形。整個場地地勢平坦，四條入口道路分別連接城市主次干道，體育館構(gòu)成了場地的核心部分。建筑位置主要道路城市主干道總體布局第6頁/共47頁緊鄰工人體育館的是工人體育場，于1959年8月31日投資興建，是北京最大的一座綜合性體育場之一。該場包括3組建筑群：北京工人體育場、工人體育館和游泳場。它的中心運動場能容納6萬觀眾。兩個圓形建筑，分別位于主干道兩側(cè)，相互呼應(yīng)，相得益彰。周邊環(huán)境概況第7頁/共47頁場地的主入口位于北側(cè)，體育館東西北三側(cè)設(shè)有大門，分別讓工作人員、運動員和觀眾進場。觀眾信息服務(wù)亭商

4、品零售店餐飲售賣點治安處理點無障礙衛(wèi)生間無障礙通道場地內(nèi)還設(shè)有各種服務(wù)類建筑，包括餐飲、零售店等。功能布局第8頁/共47頁門廳門廊大廳休息廳比賽場運動員準備場運動員休息室一層平面圖 由門廊、門廳到大廳，再到休息室，以及三個大廳之間，一方面空間相通，適合于大量觀眾集散和休息；另一方面，利用層高、色彩和燈光處理的變化，將空間加以分隔，使主題更加突出，層次分明功能布局第9頁/共47頁辦公室及休息室運動員小吃部運動員準備場上空運動員俱樂部大廳上空二層的主要功能是辦公室和休息室，在場館的南側(cè)是運動員的專有區(qū)，運動員們可以在此休閑娛樂。功能布局二層平面圖 第10頁/共47頁休息廊小賣部飲水處三層主體由一圈

5、休息廊組成，觀眾可以在此俯瞰體育館內(nèi)部全貌。功能布局三層平面圖 第11頁/共47頁比賽場主席臺休息室裁判席四層功能與三層類似。都是休息室與休息廊。功能布局四層平面圖 第12頁/共47頁觀眾從東北兩個入口進入場館，貴賓從西側(cè)進入，而運動員則從后方進入，很好地實現(xiàn)了人流的集散以及分流。觀眾流線貴賓及工作人員流線運動員流線二層西側(cè)是辦公區(qū)，工作人員從一層的貴賓入口處樓梯上來。東側(cè)和北側(cè)則是休息室。運動員在南側(cè)區(qū)域休閑娛樂。三層以及四層都是由一圈休息廊組成，每一側(cè)都設(shè)有小賣部為觀眾提供各種服務(wù)。流線分析第13頁/共47頁建筑空間特點建筑結(jié)構(gòu)類型建筑結(jié)構(gòu)層分解結(jié)構(gòu)和空間設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)問題建造特色與建造過程

6、結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造設(shè)計分析第14頁/共47頁建筑空間特點第15頁/共47頁建筑空間特點門廊門廳及入口大廳建筑首層北、東、西三面為觀眾入口，深達6m的門廊保證了疏散時有足夠的緩沖地帶。穿過7.5m深的門廳就進入寬敞的兩層高的大廳。第16頁/共47頁建筑空間特點門廊門廳及入口大廳建筑首層北、東、西三面為觀眾入口，深達6m的門廊保證了疏散時有足夠的緩沖地帶。穿過7.5m深的門廳就進入寬敞的兩層高的大廳。第17頁/共47頁建筑空間特點門廊門廳及入口大廳建筑首層北、東、西三面為觀眾入口，深達6m的門廊保證了疏散時有足夠的緩沖地帶。穿過7.5m深的門廳就進入寬敞的兩層高的大廳。第18頁/共47頁建筑空間特點比

7、賽場及觀眾席比賽場和觀眾席空間緊湊完整，整體尺度考慮周全，即使是最上排觀眾也能清除看清比賽場上乒乓球賽的進行。周圍一圈柱間全部開窗，令比賽場內(nèi)獲得充足的照明。屋頂上下鋼索間在改造的時候加了吊頂，大大改善了原本不如意的混響效果，視覺上也更現(xiàn)代更大氣。第19頁/共47頁建筑空間特點比賽場及觀眾席比賽場和觀眾席空間緊湊完整，整體尺度考慮周全，即使是最上排觀眾也能清除看清比賽場上乒乓球賽的進行。周圍一圈柱間全部開窗，令比賽場內(nèi)獲得充足的照明。屋頂上下鋼索間在改造的時候加了吊頂，大大改善了原本不如意的混響效果，視覺上也更現(xiàn)代更大氣。第20頁/共47頁建筑空間特點休息區(qū)由于有機械通風，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱

8、蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運動員準備室也因為通高處理，利用高側(cè)窗可以采到比賽場的漫反射光。第21頁/共47頁建筑空間特點休息區(qū)由于有機械通風，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運動員準備室也因為通高處理，利用高側(cè)窗可以采到比賽場的漫反射光。第22頁/共47頁建筑空間特點休息區(qū)由于有機械通風，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運動員準備

9、室也因為通高處理，利用高側(cè)窗可以采到比賽場的漫反射光。第23頁/共47頁建筑空間特點休息區(qū)由于有機械通風，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運動員準備室也因為通高處理，利用高側(cè)窗可以采到比賽場的漫反射光。第24頁/共47頁建筑空間特點休息區(qū)由于有機械通風，廁所布置在內(nèi)側(cè)較為隱蔽的地方。這樣就可以有效利用看臺下部的空間，把外側(cè)較高、有天然光線的部分充分利用做休息廳。而且本是暗房間的運動員準備室也因為通高處理，利用高側(cè)窗可以采到比賽場的漫反射光。從大廳看休息廳休息廳一角觀眾休息廊運動員休息茶室記者休息室運動

10、員準備室第25頁/共47頁建筑空間特點第26頁/共47頁根據(jù)計算, 鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需型鋼1000噸左右, 并且須在現(xiàn)場內(nèi)部拼裝起吊,而且需要較大場地，影響看合工程的施工。鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)用鋼量280噸，并且懸索較輕，而且柔性較大, 起重設(shè)備僅需塔式起重機一臺，施工較鋼架結(jié)構(gòu)簡便。懸索結(jié)構(gòu)雖然用鋼量較少，但是耗費木模，尤其是在20多米的高空中施工，操作困難，同時也妨礙下部工程的施工。殼體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案比較第27頁/共47頁輪輻式雙層懸索結(jié)構(gòu)屋頂鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土支承樁基礎(chǔ)洼地地基結(jié)構(gòu)層分解第28頁/共47頁懸索屋頂鋼混框架承重結(jié)構(gòu)鋼混支承樁基礎(chǔ)穩(wěn)定索受力索FF結(jié)構(gòu)傳力分析結(jié)構(gòu)剖面第29頁/

11、共47頁結(jié)構(gòu)傳力分析結(jié)構(gòu)剖面第30頁/共47頁輪輻式雙層懸索結(jié)構(gòu)相似屋頂結(jié)構(gòu)第31頁/共47頁屋頂結(jié)構(gòu)內(nèi)徑為94米的繃筋混凝土外環(huán)第32頁/共47頁外環(huán)（受壓環(huán)）使用具優(yōu)良抗壓性能鋼混材料內(nèi)環(huán)（受拉環(huán)）選擇延性好的鋼材下懸鋼絞索承受軸向拉力整個屋頂結(jié)構(gòu)形成一個受力平衡系統(tǒng)屋頂受力第33頁/共47頁立面展開節(jié)點平面內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)剖析第34頁/共47頁為了保題屋蓋有足夠的剛度和穩(wěn)定性, 本工程除了在桔構(gòu)形式上采用了圓形雙層懸索外, 還在設(shè)計中考慮了對上索施加預(yù)應(yīng)力, 其目的有二： 一是使上索在屋面荷裁作用下減少下垂度, 以利雨水的排除；二是可以減少內(nèi)環(huán)受荷載后的下沉量,增加頂蓋的剛度。上下索間還設(shè)有兩道

12、交叉的抗震拉條，通過上下索及屋面整個體系的自振頻率計算, 整個系統(tǒng)中共振的現(xiàn)象不可能產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性第35頁/共47頁特殊結(jié)構(gòu)問題抗風與抗雪荷載、受溫度影響也經(jīng)過精密的計算。 北京工人體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工 北京工人體育館機構(gòu)設(shè)計小組“第36頁/共47頁改造目的：2006年5月26日工人體育館開始進行奧運改造工作，而改造后的工人體育館被作為北京2008年奧運會拳擊比賽和殘奧會盲人柔道比賽場館。 改造內(nèi)容：改造工程總建筑面積41828平方米，其中改造原有工人體育館主建筑面積40200平方米，新建能源中心1628平方米。1. 外觀方面：a. 全部更換成綠色環(huán)保窗戶 鏤空浮雕全部被保留這次改擴建，工

13、人體育館外觀上最大的變化來自窗戶的更換。工人體育原來的窗戶已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保的要求，此次改建將全部更換為綠色環(huán)保的鋁合金雙層玻璃窗戶。正是這個小小的變化將給工人體育館帶來一點現(xiàn)代和陌生體育館內(nèi)的超級大燈的感覺。體育館原來三個大門入口處都鑲有成組的水泥浮雕：白胡子老爺爺揮舞斧鉞刀叉，馬尾辮小姑娘踢雞毛毽子如今，這些反映當年形形色色群眾體育、“增強人民體制”的體育活動的浮雕在重新灘涂涂料后，全部都得到了保留。體育館內(nèi)的超級大燈建造特色與建造過程第37頁/共47頁b. 為奧運增開西門 修建停車場 在場館疏散人流的設(shè)計上，原本只有北門、東門以及小南門的工人體育館此次改造后增設(shè)了西門。據(jù)介紹，奧運

14、會期間，運動員及工作人員將從西門進入，媒體以及VIP人員從小南門進入，觀眾則從北門和東門進入場館。另外，場館西側(cè)外的城中村拆除后，將修建能容納400輛汽車的停車場。窗戶遇火災(zāi)可自動打開 智能大水炮亦能自動滅火 走進體育館，向房頂四周觀看，您會發(fā)現(xiàn)有6門大水炮規(guī)則地排列在房頂四周?！斑@是智能大水炮，它們會隨時觀察著館內(nèi)的全部空間，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，就會主動滅火?！?劉丙宇說。此外，四層休息環(huán)廊頂部外窗采用消防聯(lián)動電控開啟方式，遇到火災(zāi)時能夠自動打開，再加上高科技的消防水炮等設(shè)施，有效地保證了比賽大廳的安全。3. 結(jié)構(gòu)方面：對體育館進行結(jié)構(gòu)加固 加大柱體截面積和鋼絞線 體育館主要采用涂刷阻銹劑，加大柱

15、體截面積和鋼絞線等加固的方法對體育館進行了結(jié)構(gòu)加固改造。工人體育館屋蓋的輪輻式雙層懸索結(jié)構(gòu)，猶如巨大的自行車車輪一樣，上面布滿密密麻麻的輻條，都匯集到蓋頂中心。這是一種輪輻式雙層懸索結(jié)構(gòu)，它的跨度達到94米，有144根懸索。這種結(jié)構(gòu)在當年是世界先進的，在我國建筑教科書中被稱為“工體經(jīng)典結(jié)構(gòu)”。針對之前建筑強梁弱柱的特點，此次改建按照8度抗震的要求對工人體育館進行結(jié)構(gòu)加固和功能改造體育館內(nèi)全景，柱子截面邊長增加30厘米，板厚度增加3厘米，圓形的柱子也變成方型的柱子。改造后增加了10噸的梁板承載力，完全滿足體育賽事活動中吊掛轉(zhuǎn)播器材、燈具的需要。2. 安全方面：第38頁/共47頁功能改造1. 觀眾

16、大廳座椅全部更換以及通風、照明、音響等設(shè)施全部更新2. 增設(shè)無障礙設(shè)施總而言之在對北京工人體育館的結(jié)構(gòu)進行加固，增添新的功能和人性化設(shè)施和設(shè)備以及翻新裝飾，使之煥發(fā)新的活力。第39頁/共47頁施工當時的施工場景改造的施工場景第40頁/共47頁鋼索安裝中心環(huán)臨空就位 上下素采用簡隔旋轉(zhuǎn)對稱安裝的方法, 先在下環(huán)東南西北四面各安裝幾根網(wǎng)索, 以保證鋼環(huán)及支承架的穩(wěn)定, 然后間隔旋轉(zhuǎn)對稱地懸掛鋼索。 中心環(huán)的就位是借助于設(shè)置在中心環(huán)底部和支承房架之間的八個相等間距放置的油壓千斤值。在千斤頂?shù)膬膳愿髟O(shè)置保險平臺一個, 為千斤便倒換沖程或發(fā)生意外時承托鋼環(huán)之用。具體構(gòu)造是采用三層道木上置七層鋼板, 中,

17、心環(huán)下沉時, 先將千斤值頂起, 撤出原先拼裝時用的鋼凳子, 再將油壓千斤值同時逐漸回油,中心環(huán)徐徐下放, 然后統(tǒng)一抽掉保險平臺上的一層鋼板再繼續(xù)下沉， 在抽掉第三層鋼板時, 千斤頂需倒換沖程, 將中心環(huán)下落至保除平臺上, 以后再用八個千斤值同時頂起, 逐次下沉至中心環(huán)臨空懸掛于平衡位置。第41頁/共47頁比賽大廳平面呈正圓形, 看臺比較規(guī)則,48個軸線 可做成同樣規(guī)格的構(gòu)件。中心競技場可由39.3米直徑圓移去四角活動看臺而成使競技場大小可靈活應(yīng)用。但從預(yù)制構(gòu)件規(guī)格而言,當活動看臺移去后,除缺角部分規(guī)格太多而采用現(xiàn)搗混凝土外, 其余均采用預(yù)制裝配式看臺預(yù)制梁安裝看臺預(yù)制梁詳圖第42頁/共47頁四

18、層休息環(huán)廊頂部外窗采用消防聯(lián)動電控開啟方式，當遇到火災(zāi)時，它能夠自動打開。通風技術(shù)北京工人體育館的噴口送風技術(shù), 可以保證室內(nèi)冬暖夏涼, 比賽大廳溫度經(jīng)常在20-30 之間。特色構(gòu)造設(shè)計第43頁/共47頁總結(jié)與思考1961年竣工，當時國人相對務(wù)實，不浮躁。所以方案總體注重實際，不浮夸。無論是結(jié)構(gòu)選型還是空間的設(shè)置都比較合理，是對許多問題考慮周全的結(jié)果。沒有出現(xiàn)浪費材料的現(xiàn)象，符合經(jīng)濟效益，也與當時相對貧窮的經(jīng)濟環(huán)境息息相關(guān)。運用當時國內(nèi)罕見的新型結(jié)構(gòu)，是對結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的大膽嘗試，因而成為了經(jīng)典。也由于注重實際，外觀并無太過出彩之處，但也不乏認為其大方簡潔的人存在，因此也并不算一個問題。第44頁/共47頁參考資料1. 北京工人體育館的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工，北京工人體育館機構(gòu)設(shè)計小組，1961-05-012. 北京工人體育館的設(shè)計，北京