结构选型案例分析之北京工人体育馆.ppt

北京工人体育馆,WorkersGymnasium,项目基本概况,项目基本概况,建筑所在地：北京市朝阳区三里屯,竣工时间：1961年2月28日固定座位：12000个临时座位：1000个建筑面积：4万平方米,工人体育馆是组成工人体育场三组建筑群（北京工人体育场、北京工人体育馆和游泳场）中的重要部分。馆内除中心馆外，还有羽毛球馆等专用馆场。场馆整体形式为圆形，地下一层，地上四层，顶棚为辐轮式悬索结构，跨度达到94米，能容纳1.5万名观众。,自2006年5月26日开始，工人体育馆开始进行奥运改造工作，改造后除了外观保持原样外，使用功能有了较大的增加。馆内通风、照明、机电、音响等进行全面改造更新，观众大厅座椅全部进行了更换，还增加了240个记者席、30个贵宾室和休息室。,场馆简介,方案生成过程：,圆柱形主体+八角形基座缺点：外形虽有变化但琐碎；与上层交接处结构复杂。,圆形主体+圆形基座优点：外形完整且视线连续可以看到其他两个大门；角接触结构简单；不会产生凸角；外圈路最短。,直分隔带平檐口挺拔有力，简洁大方，施工简单。,直分隔带小壳檐新颖活泼，但可能过于精巧，不能充分反映我国体育事业蓬勃发展的气魄。,横分割和体育场不太协调，而且缺乏“力”的表现，施工也比较费事。,最终成果整个建筑显得轻快豁朗。,建筑设计概念,总体布局,周边环境概况,建筑设计特点,功能布局,建筑设计特点,北京工人体育馆位于朝阳区三里屯工人体育场北路，整体呈圆形。整个场地地势平坦，四条入口道路分别连接城市主次干道，体育馆构成了场地的核心部分。,建筑位置,主要道路,城市主干道,总体布局,紧邻工人体育馆的是工人体育场，于1959年8月31日投资兴建，是北京最大的一座综合性体育场之一。,该场包括3组建筑群：北京工人体育场、工人体育馆和游泳场。它的中心运动场能容纳6万观众。两个圆形建筑，分别位于主干道两侧，相互呼应，相得益彰。,周边环境概况,场地的主入口位于北侧，体育馆东西北三侧设有大门，分别让工作人员、运动员和观众进场。,观众信息服务亭,商品零售店,餐饮售卖点,治安处理点,无障碍卫生间,无障碍通道,场地内还设有各种服务类建筑，包括餐饮、零售店等。,功能布局,门厅,门廊,大厅,休息厅,比赛场,运动员准备场,运动员休息室,一层平面图,由门廊、门厅到大厅，再到休息室，以及三个大厅之间，一方面空间相通，适合于大量观众集散和休息；另一方面，利用层高、色彩和灯光处理的变化，将空间加以分隔，使主题更加突出，层次分明,功能布局,办公室及休息室,运动员小吃部,运动员准备场上空,运动员俱乐部,大厅上空,二层的主要功能是办公室和休息室，在场馆的南侧是运动员的专有区，运动员们可以在此休闲娱乐。,功能布局,二层平面图,休息廊,小卖部,饮水处,三层主体由一圈休息廊组成，观众可以在此俯瞰体育馆内部全貌。,功能布局,三层平面图,比赛场,主席台,休息室,裁判席,四层功能与三层类似。都是休息室与休息廊。,功能布局,四层平面图,观众从东北两个入口进入场馆，贵宾从西侧进入，而运动员则从后方进入，很好地实现了人流的集散以及分流。,观众流线,贵宾及工作人员流线,运动员流线,二层西侧是办公区，工作人员从一层的贵宾入口处楼梯上来。东侧和北侧则是休息室。运动员在南侧区域休闲娱乐。,三层以及四层都是由一圈休息廊组成，每一侧都设有小卖部为观众提供各种服务。,流线分析,建筑空间特点,建筑结构类型,建筑结构层分解,结构和空间设计,特殊结构问题,建造特色与建造过程,结构选型与构造设计分析,建筑空间特点,建筑空间特点,门廊门厅及入口大厅建筑首层北、东、西三面为观众入口，深达6m的门廊保证了疏散时有足够的缓冲地带。穿过7.5m深的门厅就进入宽敞的两层高的大厅。,建筑空间特点,门廊门厅及入口大厅建筑首层北、东、西三面为观众入口，深达6m的门廊保证了疏散时有足够的缓冲地带。穿过7.5m深的门厅就进入宽敞的两层高的大厅。,建筑空间特点,门廊门厅及入口大厅建筑首层北、东、西三面为观众入口，深达6m的门廊保证了疏散时有足够的缓冲地带。穿过7.5m深的门厅就进入宽敞的两层高的大厅。,建筑空间特点,比赛场及观众席比赛场和观众席空间紧凑完整，整体尺度考虑周全，即使是最上排观众也能清除看清比赛场上乒乓球赛的进行。周围一圈柱间全部开窗，令比赛场内获得充足的照明。屋顶上下钢索间在改造的时候加了吊顶，大大改善了原本不如意的混响效果，视觉上也更现代更大气。,建筑空间特点,比赛场及观众席比赛场和观众席空间紧凑完整，整体尺度考虑周全，即使是最上排观众也能清除看清比赛场上乒乓球赛的进行。周围一圈柱间全部开窗，令比赛场内获得充足的照明。屋顶上下钢索间在改造的时候加了吊顶，大大改善了原本不如意的混响效果，视觉上也更现代更大气。,建筑空间特点,休息区由于有机械通风，厕所布置在内侧较为隐蔽的地方。这样就可以有效利用看台下部的空间，把外侧较高、有天然光线的部分充分利用做休息厅。而且本是暗房间的运动员准备室也因为通高处理，利用高侧窗可以采到比赛场的漫反射光。,建筑空间特点,休息区由于有机械通风，厕所布置在内侧较为隐蔽的地方。这样就可以有效利用看台下部的空间，把外侧较高、有天然光线的部分充分利用做休息厅。而且本是暗房间的运动员准备室也因为通高处理，利用高侧窗可以采到比赛场的漫反射光。,建筑空间特点,休息区由于有机械通风，厕所布置在内侧较为隐蔽的地方。这样就可以有效利用看台下部的空间，把外侧较高、有天然光线的部分充分利用做休息厅。而且本是暗房间的运动员准备室也因为通高处理，利用高侧窗可以采到比赛场的漫反射光。,建筑空间特点,休息区由于有机械通风，厕所布置在内侧较为隐蔽的地方。这样就可以有效利用看台下部的空间，把外侧较高、有天然光线的部分充分利用做休息厅。而且本是暗房间的运动员准备室也因为通高处理，利用高侧窗可以采到比赛场的漫反射光。,建筑空间特点,休息区由于有机械通风，厕所布置在内侧较为隐蔽的地方。这样就可以有效利用看台下部的空间，把外侧较高、有天然光线的部分充分利用做休息厅。而且本是暗房间的运动员准备室也因为通高处理，利用高侧窗可以采到比赛场的漫反射光。,从大厅看休息厅,休息厅一角,观众休息廊,运动员休息茶室,记者休息室,运动员准备室,建筑空间特点,根据计算,钢网架结构需型钢1000吨左右,并且须在现场内部拼装起吊,而且需要较大场地，影响看合工程的施工。,钢网架结构,悬索结构用钢量280吨，并且悬索较轻，而且柔性较大,起重设备仅需塔式起重机一台，施工较钢架结构简便。,悬索结构,虽然用钢量较少，但是耗费木模，尤其是在20多米的高空中施工，操作困难，同时也妨碍下部工程的施工。,壳体结构,结构方案比较,轮辐式双层悬索结构屋顶,钢筋混凝土框架结构,钢筋混凝土支承桩基础,洼地地基,结构层分解,悬索屋顶,钢混框架承重结构,钢混支承桩基础,稳定索,受力索,F,F,结构传力分析,结构剖面,结构传力分析,结构剖面,轮辐式双层悬索结构,相似,屋顶结构,屋顶结构,内径为94米的绷筋混凝土外环,外环（受压环）使用具优良抗压性能钢混材料,内环（受拉环）选择延性好的钢材,下悬钢绞索承受轴向拉力,整个屋顶结构形成一个受力平衡系统,屋顶受力,立面展开,节点平面,内环结构剖析,为了保题屋盖有足够的刚度和稳定性,本工程除了在桔构形式上采用了圆形双层悬索外,还在设计中考虑了对上索施加预应力,其目的有二：一是使上索在屋面荷裁作用下减少下垂度,以利雨水的排除；二是可以减少内环受荷载后的下沉量,增加顶盖的刚度。,上下索间还设有两道交叉的抗震拉条，通过上下索及屋面整个体系的自振频率计算,整个系统中共振的现象不可能产生。,结构稳定性,特殊结构问题,抗风与抗雪荷载、受温度影响也经过精密的计算。,北京工人体育馆的结构设计与施工北京工人体育馆机构设计小组,“,“,改造目的：2006年5月26日工人体育馆开始进行奥运改造工作，而改造后的工人体育馆被作为北京2008年奥运会拳击比赛和残奥会盲人柔道比赛场馆。,改造内容：改造工程总建筑面积41828平方米，其中改造原有工人体育馆主建筑面积40200平方米，新建能源中心1628平方米。,1.外观方面：a.全部更换成绿色环保窗户镂空浮雕全部被保留这次改扩建，工人体育馆外观上最大的变化来自窗户的更换。工人体育原来的窗户已经不能满足现代节能环保的要求，此次改建将全部更换为绿色环保的铝合金双层玻璃窗户。正是这个小小的变化将给工人体育馆带来一点现代和陌生体育馆内的超级大灯的感觉。体育馆原来三个大门入口处都镶有成组的水泥浮雕：白胡子老爷爷挥舞斧钺刀叉，马尾辫小姑娘踢鸡毛毽子如今，这些反映当年形形色色群众体育、“增强人民体制”的体育活动的浮雕在重新滩涂涂料后，全部都得到了保留。,体育馆内的超级大灯,建造特色与建造过程,b.为奥运增开西门修建停车场在场馆疏散人流的设计上，原本只有北门、东门以及小南门的工人体育馆此次改造后增设了西门。据介绍，奥运会期间，运动员及工作人员将从西门进入，媒体以及VIP人员从小南门进入，观众则从北门和东门进入场馆。另外，场馆西侧外的城中村拆除后，将修建能容纳400辆汽车的停车场。,窗户遇火灾可自动打开智能大水炮亦能自动灭火走进体育馆，向房顶四周观看，您会发现有6门大水炮规则地排列在房顶四周。“这是智能大水炮，它们会随时观察着馆内的全部空间，一旦发现火灾，就会主动灭火。”刘丙宇说。此外，四层休息环廊顶部外窗采用消防联动电控开启方式，遇到火灾时能够自动打开，再加上高科技的消防水炮等设施，有效地保证了比赛大厅的安全。,3.结构方面：对体育馆进行结构加固加大柱体截面积和钢绞线体育馆主要采用涂刷阻锈剂，加大柱体截面积和钢绞线等加固的方法对体育馆进行了结构加固改造。工人体育馆屋盖的轮辐式双层悬索结构，犹如巨大的自行车车轮一样，上面布满密密麻麻的辐条，都汇集到盖顶中心。这是一种轮辐式双层悬索结构，它的跨度达到94米，有144根悬索。这种结构在当年是世界先进的，在我国建筑教科书中被称为“工体经典结构”。针对之前建筑强梁弱柱的特点，此次改建按照8度抗震的要求对工人体育馆进行结构加固和功能改造体育馆内全景，柱子截面边长增加30厘米，板厚度增加3厘米，圆形的柱子也变成方型的柱子。改造后增加了10吨的梁板承载力，完全满足体育赛事活动中吊挂转播器材、灯具的需要。,2.安全方面：,功能改造1.观众大厅座椅全部更换以及通风、照明、音响等设施全部更新2.增设无障碍设施,总而言之在对北京工人体育馆的结构进行加固，增添新的功能和人性化设施和设备以及翻新装饰，使之焕发新的活力。,施工,当时的施工场景,改造的施工场景,钢索安装,中心环临空就位,上下素采用简隔旋转对称安装的方法,先在下环东南西北四面各安装几根网索,以保证钢环及支承架的稳定,然后间隔旋转对称地悬挂钢索。,中心环的就位是借助于设置在中心环底部和支承房架之间的八个相等间距放置的油压千斤值。在千斤顶的两旁各设置保险平台一个,为千斤便倒换冲程或发生意外时承托钢环之用。具体构造是采用三层道木上置七层钢板,中,心环下沉时,先将千斤值顶起,撤出原先拼装时用的钢凳子,再将油压千斤值同时逐渐回油,中心环徐徐下放,然后统一抽掉保险平台上的一层钢板再继续下沉，在抽掉第三层钢板时,千斤顶需倒换冲程,将中心环下落至保除平台上,以后再用八个千斤值同时顶起,逐次下沉至中心环临空悬挂于平衡位置。,比赛大厅平面呈正圆形,看台比较规则,48个轴线可做成同样规格的构件。中心竞技场可由39.3米直径圆移去四角活动看台而成使竞技场大小可灵活应用。但从预制构件规格而言,当活动看台移去后,除缺角部分规格太多而采用现捣混凝土外,其余均采用预制装配式,看台预制梁安装,看台预制梁详图,四层休息环廊顶部外窗采用消防联动电控开启方式，当遇到火灾时，它能够自动打开。,通风技术,北京工人体育馆的喷口送风技术,可以保证室内冬暖夏凉,比赛大厅温度经常在20-30之间。,特色构造设计,总结与思考,1961年竣工，当时国人相对务实，不浮躁。所以方案总体注重实际，不浮夸。无论是结构选型还是空间的设置都比较合理，是对许多问题考虑周全的结果。没有出现浪费材料的现象，符合经济效益，也与当时相对贫穷的经济环境息息相关。运用当时国内罕见的新型结构，是对结构创新的大胆尝试，因而成为了经典。也由于注重实际，外观并无太过出彩之处，但也不乏认为其大方简洁的人存在，因此也并不算一个问题。,参考资料1.北京工人体育馆的结构设计与施工，北京工人体育馆机构设计小组，1961-05-012.北京工人体育馆的设计，北京市建筑设计院北京工人体育馆设计组，1961-05-013.对北京工人体育馆设计的几点看法，谢光昭等，1961-12-274.浅谈北京工人体育馆场地照明设计,刘倩等，2008-08-055.北京工人体育馆抗震加固，盛平等，2008-01-256.北京工人体育馆喷口送风，汪善国等，1962-06-307.北京工人体育馆的空气调节，北京工人体育馆空气调节设计小组，1961-05-018.北京工人体育馆钢板网吊顶，北京市建筑设计院技术情报组，1982-11-27,谢谢！,组员：董方正，何盼杰，罗时光，梁诗培，曾胜（按姓氏首字母排序）,