日前，以建設(shè)“中國(guó)第一籃球城”為目標(biāo)的中國(guó)最貴籃球館——東莞籃球中心內(nèi)部基本裝修布置完畢，據(jù)悉將在3月的CBA總決賽中投用，耗資6.38億元。相信不久后的將來(lái)，地球人都會(huì)知道，北京有座“鳥(niǎo)巢”，與它相隔數(shù)千公里的東莞土地上，有一座“馬鞍”，南北遙相呼應(yīng)。

東莞籃球中心由德國(guó)GMP國(guó)際建筑設(shè)計(jì)公司和中國(guó)建筑科學(xué)研究院聯(lián)合設(shè)計(jì)，并聘請(qǐng)了有豐富經(jīng)驗(yàn)的北京華體聯(lián)合國(guó)際體育顧問(wèn)有限公司進(jìn)行專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)，建成后將成為國(guó)內(nèi)排名前十、省內(nèi)規(guī)模較大的籃球館，可滿足國(guó)際國(guó)內(nèi)頂級(jí)籃球比賽和NBA比賽要求。作為NBA場(chǎng)館，觀賞性、商業(yè)性是非常關(guān)鍵的。因此，東莞籃球中心的設(shè)計(jì)非常注重滿足球迷需要。視覺(jué)要求也比較特殊，即便是觀眾坐在最后一排、最高的位置，也能達(dá)到其他座次類(lèi)似的視覺(jué)效果。

東莞籃球中心建成之前，中國(guó)最“高端大氣上檔次”的球館莫過(guò)于北京的萬(wàn)事達(dá)中心（原五棵松籃球館）。此次，東莞籃球中心的建成，使得在南方也有了一座可以與之匹敵的籃球館。更有廣東球迷稱(chēng)，“每次去萬(wàn)事達(dá)中心看球，都是羨慕嫉妒恨，如今南方終于也有一座高大上的球館了。”

2005年開(kāi)始籌建的五棵松籃球館當(dāng)時(shí)投資約4.2億，上海的梅賽德斯中心雖有11億的投資，但它經(jīng)營(yíng)的承辦項(xiàng)目并非籃球，更不承擔(dān)CBA賽事。這樣一來(lái)，東莞籃球中心便成了“中國(guó)最貴籃球館”。

1   工程概況

東莞籃球中心主體育館位于廣東省東莞市寮步鎮(zhèn)，為全國(guó)第一個(gè)NBA標(biāo)準(zhǔn)比賽場(chǎng)館，建成后將成為區(qū)域地標(biāo)性建筑，新場(chǎng)館將以籃球活動(dòng)為主，兼顧網(wǎng)球、羽毛球、體操、武術(shù)、舉重等賽事以及演唱會(huì)場(chǎng)之用。該項(xiàng)目地上建筑面積5.7萬(wàn)m²，地下0.55萬(wàn)m²，建筑總高度37m，可容納1.5萬(wàn)名觀眾，據(jù)悉，若需求量大，場(chǎng)地還可提供4000個(gè)臨時(shí)座椅，也就是說(shuō)，新場(chǎng)館最大容納量可達(dá)19000名觀眾，屬于特大型綜合類(lèi)體育館。

東莞籃球中心主體育館外形為倒錐臺(tái)幾何體，頂面為馬鞍面，投影為直徑約160m的圓形；倒錐臺(tái)側(cè)面為帶有三角形網(wǎng)眼的三向網(wǎng)格曲面幕墻。其輕盈的鞍形金屬屋蓋及晶瑩通透的倒圓臺(tái)的體型和宏偉的體量顯示了它作為地標(biāo)建筑的獨(dú)特性。

屋蓋平面圖

2   大跨度屋蓋鋼結(jié)構(gòu)體系

屋蓋結(jié)構(gòu)平面直徑為158.55m，外環(huán)呈馬鞍形。外環(huán)中心高度為16.469~26.789m，內(nèi)環(huán)最大高度27.22m。外環(huán)支承采用28根落地V形柱，柱截面為直徑610mm的鋼管，主要用來(lái)承擔(dān)幕墻結(jié)構(gòu)和一小部分屋蓋結(jié)構(gòu)的豎向荷載。V形柱與外環(huán)共同構(gòu)成剛性三角形結(jié)構(gòu)，可以提供水平方向的剛度。為有效減小主桁架的跨度和其截面尺寸，從而減輕結(jié)構(gòu)自重，在屋蓋結(jié)構(gòu)直徑119.76～128.22m近似橢圓上，還布置有28根搖擺柱，落在混凝土頂層梁上。

屋蓋結(jié)構(gòu)形式為一種新型結(jié)構(gòu)體系，可以看成是桁架、梁和內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)的組合形式。屋蓋由3部分組成：內(nèi)外兩排柱之間的徑向單跨梁（跨度15.165～19.39m）、跨度為44.88～49.11m的平面桁架、直徑30m（高度10m）的內(nèi)環(huán)及其支撐。屋蓋的實(shí)際跨度為平面桁架和內(nèi)環(huán)跨度之和，即119.76～128.22m。為保持屋蓋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，徑向構(gòu)件（結(jié)構(gòu)）之間用剛性檁條連接，檁條間設(shè)水平交叉支撐。為保持內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)的水平剛度，在內(nèi)環(huán)下弦平面設(shè)置交叉拉索，內(nèi)環(huán)上方位置設(shè)有輪輻式獨(dú)立內(nèi)環(huán)屋蓋結(jié)構(gòu)。徑向桁架采用單向斜拉桿的三角桁架，截面最高10m。

屋蓋外環(huán)最低點(diǎn)處剖面圖

屋蓋外環(huán)最高點(diǎn)處剖面圖

（1）主要結(jié)構(gòu)材料

主要梁柱采用強(qiáng)度等級(jí)為Q345-B和Q345-C，Q390-B 的鋼材；銷(xiāo)軸用鋼采用34CrNiMo6V；所有螺栓采用8.8 或 10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓；鋼拉桿采用強(qiáng)度等級(jí)為Q460的鋼材。

（2）構(gòu)件截面

上弦構(gòu)件截面為腹板上伸的箱形截面500（H）×600（B）×10~50，便于屋面天溝的安裝；下弦構(gòu)件截面為箱形截面300（H）×500（B）×12~30；豎腹桿截面為Ø273×7.1；斜腹桿為單向布置的Ø65的鋼棒；外環(huán)梁鋼管截面為Ø1016×30；外圍V形支撐柱截面為Ø610×25；幕墻環(huán)梁截面為Ø711×45。

（3）結(jié)構(gòu)用鋼量

純屋蓋的重量為2748t，折合137.4kg/m²；外圍V形柱子及支座節(jié)點(diǎn)用鋼量770.6t，折合38.53 kg/m²；二者相加后得到整個(gè)屋蓋的用鋼量為173.2kg/m²。此用鋼量已包含屋面檁條的用鋼量。在整個(gè)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)中，絕大部分采用了鋼板焊接節(jié)點(diǎn)，只在內(nèi)環(huán)下弦節(jié)點(diǎn)處采用了15t的鍛鋼節(jié)點(diǎn)，沒(méi)有采用造價(jià)較高的鑄鋼節(jié)點(diǎn)，因此也節(jié)約了鋼結(jié)構(gòu)整體造價(jià)。和類(lèi)似跨度的鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目相比，用鋼量中偏下、制作和安裝難度小、造價(jià)偏低。

3   環(huán)狀三向網(wǎng)格曲面索網(wǎng)幕墻體系

體育館倒錐臺(tái)側(cè)面均為環(huán)狀三向網(wǎng)格曲面單層索網(wǎng)幕墻，幕墻下端固定在直徑128m的地面環(huán)形混凝土梁上，上端連接在直徑155.2m屋蓋外環(huán)梁上，幕墻高度為16.75~26.65m，幕墻面積約1萬(wàn)m²。從目前掌握的資料看，該幕墻為世界上周長(zhǎng)和單體面積最大的三向網(wǎng)格曲面索網(wǎng)幕墻。索網(wǎng)幕墻結(jié)構(gòu)由橫向和斜向不銹鋼鋼索組成，斜向鋼索采用雙束鋼絞線，鋼絞線直徑16mm。采用雙束鋼絞線的好處在于鋼索夾具中間設(shè)有螺栓，夾具可以旋轉(zhuǎn)以防止鋼索絞纏在一起。橫向鋼索采用單束鋼絞線，鋼絞線直徑30mm。

三向索網(wǎng)在節(jié)點(diǎn)處處理如下：通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的夾具，保證在節(jié)點(diǎn)處斜向索不與節(jié)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移，而允許橫向索與節(jié)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移，位移方向沿橫向索軸力方向。在施工過(guò)程中，按照事先設(shè)計(jì)好的預(yù)應(yīng)力值張拉橫向索，橫索張緊后自然張緊斜向索，形成整片索網(wǎng)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系。

索網(wǎng)幕墻結(jié)構(gòu)單元示意

4   結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

本工程包含鋼筋混凝土看臺(tái)框架結(jié)構(gòu)體系、大跨度屋蓋鋼結(jié)構(gòu)體系以及環(huán)向曲面索網(wǎng)幕墻結(jié)構(gòu)體系，各部分本身就是一個(gè)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)體系，組合起來(lái)更是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系綜合體。因此，首先必須分析清楚各個(gè)子體系的工作特性，同時(shí)，還必須詳細(xì)了解各個(gè)子體系之間的相互作用，如大跨度屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的變形、整體穩(wěn)定及抗震性能均對(duì)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)有影響，索網(wǎng)的預(yù)應(yīng)力、荷載及變形對(duì)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)也會(huì)有影響，以及二者結(jié)合為一個(gè)整體后的工作特性等。為此，分別建立了屋蓋鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算模型、索網(wǎng)幕墻的簡(jiǎn)化計(jì)算模型以及包含索網(wǎng)幕墻和屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的完整模型進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)計(jì)算模型的不同，分析時(shí)選用了不同的計(jì)算程序。

純鋼結(jié)構(gòu)模型軸測(cè)圖

索網(wǎng)幕墻完整模型軸測(cè)圖

 

斜向鋼索預(yù)應(yīng)力/kN

屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的豎向位移/mm

 

更多詳情請(qǐng)關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)2013年16期《東莞籃球中心主體育館三向網(wǎng)格曲面索網(wǎng)幕墻體系設(shè)計(jì)》，作者：詹永勤，方渭秦，劉健，康侃，李百春，邱倉(cāng)虎，單位：中國(guó)建筑科學(xué)研究院。