建筑工程实例分析――水立方.doc

建筑工程实例分析——水立方摘要:国家游泳中心作为2008年北京奥运会的重要场馆,以其独特的建筑外形吸引着全球的目光。“水立方”采用新型多面体空间结构,并在单纯被切割的空间结构上加以优化,形成了特殊的空间结构。建筑的外表面全部由ETFE充气膜覆盖,建筑充分利用ETFE充气膜的优势,细化膜结构的构造,形成完整、封闭,具有良好物理性质的使用空间。本文从“水立方”这一建筑实例出发,着重分析建筑的多面体空间结构,和特殊的膜结构,以及在膜结构基础上进行的排水、保温、隔热、隔声构造处理。关键词:水立方多面体空间结构ETFE膜结构1工程概况国家游泳中心位于奥林匹克大道的西侧,占地61295㎡,在国家主体育场以西约200m。由中建总公司牵头、联合中建国际(深圳)设计顾问有限公司、澳大利亚PTW建筑师事务所和悉尼ARUP工程顾问有限公司组成的设计联合体提交的“水立方”方案在严格的国际竞赛中胜出成为国家游泳中心的实施方案。“水立方”由中方建筑师提出的方型建筑造型体现了与国家体育场(“鸟巢”)的和谐共生,由ARUP工程师创造的摹仿水泡组合形式的全新结构形式,具有高度重复性又呈现出一种随机无序的总体感觉,屋面和墙体内外统一采用ETFE充气枕覆盖,整体建筑形态简洁纯朴而又富于变化。“水立方”×,高度约31m,地下2层,地上主体单层、局部5层。建筑外包钢结构屋盖和墙体采用新型多面体空间刚架结构,屋盖厚71211m,墙体厚31472m和51876m。墙体底部支承于11009m(外墙落地墙)和61350m(内墙及门洞)标高的钢板2混凝土组合梁平台上。“水立方”的覆盖结构采用ETFE(乙烯-四***乙烯共聚物)充气枕结构,屋盖和墙体的内外表面均覆以ETFE充气枕,最大的单个气枕面积约71㎡、跨度9m左右,ETFE膜材的用量约30万平方米。上:赛后座位工程区位下:赛时座位2多面体空间钢架结构的构造分析国家游泳中心工程地上钢结构墙体和屋盖为新型多面体的空间钢架结构体系,多面体的空间钢架结构几何构成的理论基础是“气泡理论”,即用两种不同的单元体,一种是14面体,另外一个为12面体,将三维空间细分为若干小部分,每个部分的体积相等但保证接触表面积均最小”这种多面体组合被称为wp多面体。“水立方”结构几何体的基本模型是基于优化改良的多面体组合建立起来的。其几何体是这样形成的:首先生成一个比水立方建筑的的更大的多面体阵列,再把这个阵列围绕(0,0,0)——(1,1,1)矢量轴旋转60°,××。然后在立方体的内部挖去内部使用空间,这样便切出了屋盖和墙体结构。多面体单元在两个切割平面上切出的屋盖结构的上弦、下弦杆件和墙体结构内外表面弦杆,两个切割平面之间的多面体棱边便为结构的腹杆。新型多面体空间刚架结构最基本的特点是其几何构成不同于传统的空间。传统网格结构都是由简单基本单元(例如三角锥,四角锥等)组合而成,而这种新结构则由复杂的类WP多面体单元填充的实体减去不需要的空间而得到,基本类WP多面体单元一个角点(即结构中的节点)上只有四条边(即结构中的杆件)与之相连,而传统网架一个节点上至少有6根杆件与之相连,角点形式只有三种,一共只有四种边长,类WP多面体阵列经旋转、切割形成结