二、当代工程进展
体育建筑一直是空间结构应用的广泛领域,其中网架又是在早期建造得多的一种结构类型,60年代在美国洛杉矶 加利福尼亚大学体育馆采用的网架结构启发下,中国用自己的力量设计与建造了首都体育馆.当时加州大学体育馆的尺 寸是91m×122m,采用正放四角锥网架,而首都体育馆的尺寸则是99m×112m,采用两向正交斜放网架.这个大跨度网架 的成功兴建大大推动了网架在体育建筑中的应用,此后一些省市的主体育馆几乎无一例外地都有采用网架结构.1990年 北京为亚运会所建设的13项大中型体育馆中,就有半数以上采用了网架结构,可见其影响之深远.
近年来,可能由于平板型网架的外形过于单调,失去了建筑师们的偏爱.另外,由于计算机的迅猛发民展使曲面形 网壳的设计与制作大为方便,因而在体育建筑中网壳的应用有逐步上升的趋势，特别是穹顶几乎风靡了日本全国.
穹顶（dome）就其原意来说是一个半圆形的顶盖，而用网壳建造穹顶并非新事，早在本世纪初，德国工程师 施威德勒（Schwedler）就发明了一种肋环斜杆型的网壳，这种以他名字命名的网壳一直在圆形屋顶的建设流传。 70年代美国休斯顿的宇宙穹顶（Astrodome）和新奥尔良的超级穹顶（Superdome）也分别以196m和207m的直径 保持了多年的网壳大跨度记录。90年代这种穹顶在日本得到了振兴，其名称为被音译为“多姆”（卜-）， 其外形也不限制为圆形了。一些城市的体育馆都有被称为“多姆”，象大阪、名古屋、大馆、熊本以及札幌、仙台 等地已建成或准备兴建的“多姆”就不下二来个。这种穹顶的特点是，不仅可以用作体育比赛，还可以用作多种文 化活动与展览的场所，这正符合了人们要求交流的需要，同时在建筑与结构上也有所创新.
日本名古屋穹顶是当前世界上跨度的单层网壳。该体育馆整个圆形建筑的直径为229.6m, 支承在看台框架柱顶的屋盖直径则有187.2m,采用以钢管构成的三向网格.每个节点上都有六根杆件相交,采用直径为 1.45m的加肋圆环,钢管杆件与圆环焊接,成为能承受轴向力与弯矩的刚性节点.由于罗马尼亚布加勒斯特穹顶的单层网 壳(直径93.5m)在1961年的一次暴风雪后出现过倒塌事故,大跨度的单层网壳一直被视为禁区.名古屋穹顶之所以获得 突破性的进展是与科研工作分不开的.在设计中曾对各种荷载情况以及抗震、稳定与施工过程中的缺陷进行了详细的分析和研究.
大阪穹顶的中间部分是直径为134m的双层网壳,周围与宽16m的Y形钢框架相连接,形成直径为166m的圆形顶盖.整个 网壳通过受拉环支承在九层高的框架上.如图2所示,大阪穹顶在建筑上有一些特色,首先是在框架顶部建造了一圈作为 商业与文化娱乐用的拱形“节日大厅”,宛如浮云环绕着穹顶.此外,穹顶上部的顶棚可以上下移动以满足不同的功能, 譬如体育比赛时,顶棚向上升高,形成宽敞的空间,而举行文艺演出时,顶棚可以下调,以增强音响效果。
澳大利亚悉尼市为主办2000年的奥运会而兴建了一系列体育场馆[3].其中国际水上运动中心与用 作球类比赛的展览馆采用了材料各异的网壳结构.水上运动中心的屋盖净跨67m,采用带拉杆的圆柱形网壳(图3).钢管 杆件沿斜向布置并将推力传给边桁架,沿纵向每隔25m设一道加劲拱形桁架.这样形成的受力体系是:重力荷载由带拉 杆的网壳拱肋承受,而稳定性与抗弯刚度则由加劲桁架提供.该馆的一个特点是奥运会期间可向外增设8000个座位,为 此沿一侧纵墙设置了一榀净跨140m的拱形立体桁架,其斜杆用来悬吊网壳屋盖并防止拱的侧向压屈。
皇家农学会的展览馆在奥运会期间用作排球、手球与羽毛球比赛之用,包括一个直径100m的圆球形网壳与三个跨度为67m, 矩形平面的圆柱形网.两个网壳均为单层,采用三角形网格.杆件为胶合木梁,两端以钢节点连接,可承受压力与弯矩.如此大跨度 的单层网壳,稳定性是结构设计上的主要考虑,三角形网格就可提供较强的剪切刚度防止局部失稳.此外圆球壳采用较大的矢高一 35m,圆柱壳则每隔3m6加设V形桁架相连系.胶合木梁的杆件稳定性则以固定在梁顶部的连续圆钢管檩条来保证。
来源:考试大-建筑工程类考试责编:wql 纠错
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