水立方結(jié)構(gòu)介紹

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第26卷第6期2005年12月建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)JournalofBuildingStnleturesv01．26，No．6Dec．20Q5文章編號(hào)：1000—6869(2005)06—0013—07國(guó)家游泳中心“水立方”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化傅學(xué)怡1，顧磊1，楊先橋1，余衛(wèi)江2(1．中建國(guó)家游泳中心設(shè)計(jì)聯(lián)合體，北京100029；2．浙江大學(xué)，杭州310027)摘要：國(guó)家游泳中心“水立方”的墻體和屋蓋結(jié)構(gòu)創(chuàng)造性地采用了新型多面體空間剛架結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)的弦桿選用矩形鋼管、腹桿選用圓鋼管，節(jié)點(diǎn)為焊接球節(jié)點(diǎn)。雖然結(jié)構(gòu)

2、的構(gòu)成類似網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀況完全不同于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的二力桿，而表現(xiàn)為類似空腹網(wǎng)架的剛接粱。桿件內(nèi)力包含彎矩、軸力、剪力、扭矩，彎曲應(yīng)力大于軸向應(yīng)力，所以結(jié)構(gòu)的優(yōu)化較為復(fù)雜。本文結(jié)合具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，全面介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中的優(yōu)化內(nèi)容，包括：“強(qiáng)墻弱蓋”優(yōu)化，墻體桿件和屋蓋桿件選用不同應(yīng)力水平控制；截面類型優(yōu)化，放棄加勁肋截面而改用緊湊型截面，充分發(fā)揮截面塑性，提高結(jié)構(gòu)延性；幾何構(gòu)成“雜交”優(yōu)化，將屋蓋下弦貫通內(nèi)墻，為減小屋蓋與墻體交界處桿件過(guò)大的彎曲應(yīng)力而附加少數(shù)腹桿，形成局部匯交力系；“鉸接”優(yōu)化

3、，采用鉸接計(jì)算處理策略，將少數(shù)彎曲應(yīng)力較大無(wú)法滿足規(guī)范要求的桿件兩端處理為鉸接，加強(qiáng)其周?chē)嚓P(guān)桿件，再剛接迭代計(jì)算，較好滿足承載力要求；“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”優(yōu)化，提高結(jié)構(gòu)延性，確保桿端焊縫破壞晚于桿件屈服。關(guān)鍵詞：多面體空間剛架；強(qiáng)墻弱蓋；截面優(yōu)化；雜交優(yōu)化；鉸接優(yōu)化；桿端加強(qiáng)中圖分類號(hào)：TU328．04文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AStructuralDesignOptimizationofNationalSwimmingCenter“WaterCube”FUXueyil，GULeil，YANGXianqia01，YUWe

4、ijian92(1．CSCECNationalSwimmingCenterDesignConsortium，Beijing100029，China；2．ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：PolyhedronspaceframestructureiscreatedandadoptedintheNationalSwimmingCenter‘‘WaterCube”forthefirsttimeintheworld．Inwhich，rectangul

5、arhollowsectionsareusedaschords，cimularhollowsectionsaleusedaswebmembersandweldedhollowballsareusedasjoints．Althoughtheformofthenewstructureislikespacetruss，thememberbehaviorisentirelydifferentfromthetrussmemberwhichmainlybearingaxialforce，thepolyhedronsp

6、aceframememberislikethebeamwithrigidconnectioninVierendeeltruss．nejointsarerigidly—connectednodesandthemembersarespaceframeelements．Elementforcescontainbendingmoment，axialforce，shearforce，torsionalmoment，themomentstressislargerthana菇alstress．Themainoptimi

7、zationsofthestructuraldesignispresentedinthispaperasfollows．“Strongwallandweakroof”optimization，inwhichthecontrolstresslevelsinwallmembersarelowerthanthoseoftheroofmembers．Sectiontypeoptimization，thatisinsteadofusingtheoriginalsectionwithlongitudinalstiff

8、ener，thecompactsectionisadopted，andtheplasticpropertyofcompactsectionisutilized80astoenhancethesectionductility．Hybridoptimizationofgeometricconstitution，thatistodecreasethebendingstressesofmembersnearthebonndaryofw