佛山國(guó)際體育文化演藝中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)特點(diǎn)研究

浦毅杰

廣州市設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 廣東 廣州 510620

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

佛山國(guó)際體育文化演藝中心位于廣東佛山新城CBD核心區(qū)域，為佛山新城休閑娛樂區(qū)西區(qū)項(xiàng)目五個(gè)建筑單體之一，總建筑面積155779.55m2，場(chǎng)館設(shè)有約1.5萬(wàn)個(gè)觀眾座席，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到NBA級(jí)別，為集體育、文化、演藝、娛樂、休閑、體驗(yàn)等功能于一體的大型綜合性地標(biāo)建筑。

本項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)民營(yíng)企業(yè)全資建設(shè)的NBA級(jí)別體育文化演藝中心，也是佛山市首個(gè)采用工業(yè)化預(yù)制看臺(tái)板的體育場(chǎng)館。自建成以來已成功舉辦多場(chǎng)大型文體演藝活動(dòng)，如第34屆大眾電影百花獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮暨第27屆金雞百花電影節(jié)閉幕式；2019年國(guó)際籃聯(lián)籃球世界杯小組賽及亞洲區(qū)預(yù)選賽；2018-2019賽季中國(guó)男子籃球職業(yè)聯(lián)賽（CBA聯(lián)賽）；2020-2021賽季中國(guó)男子籃球職業(yè)聯(lián)賽（CBA聯(lián)賽）全明星賽；2019年英雄聯(lián)盟職業(yè)聯(lián)賽（LPL）春季總決賽及眾多大型演唱會(huì)，并且為CBA聯(lián)賽廣州龍獅隊(duì)主場(chǎng)。

本項(xiàng)目主要功能包括體育、商業(yè)、餐飲、辦公及配套停車庫(kù)等，為高層體育建筑綜合體。其中主體場(chǎng)館部分為地下三層，地下一層為比賽場(chǎng)地、運(yùn)動(dòng)員及媒體用房，首層主要為下層觀眾席大廳及休息大廳，二層主要為VIP包廂，三層主要為上層觀眾席大廳和休息大廳，地上單層大空間，附屬五層輔助用房，建筑高度32.60m。辦公塔樓位于東北角，地上十層，建筑高度50.00m，北側(cè)局部設(shè)有對(duì)外商業(yè)及配套餐飲[1-3]。

圖1 實(shí)景圖

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目分為主體體育館及商業(yè)、辦公高層塔樓，商業(yè)、辦公高層塔樓位于體育館的東北角，地上與體育館分縫脫開，縫寬200mm。體育館地上共7層，總高度34.1m，地下室共3層，總高度16.8m；商業(yè)、辦公高層塔樓地上共10層，總高度50m。表1為體育館部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)表[4-6]。

表1 體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)表

2.1 基礎(chǔ)部分

根據(jù)地基土質(zhì)、上部結(jié)構(gòu)體系及施工條件等資料，經(jīng)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)對(duì)比優(yōu)化，根據(jù)建筑上部結(jié)構(gòu)、荷載及建筑沉降變形要求，采用鉆孔（沖孔）樁基礎(chǔ)，摩擦端承樁，以穩(wěn)定中風(fēng)化巖或微風(fēng)化巖為樁端持力層，其巖石天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值frk≥4MPa（中風(fēng)化）或frk≥8.5MPa（微風(fēng)化），樁身及承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，樁徑取1000mm、1200mm、1400mm三種。由于結(jié)構(gòu)自重及首層填土等永久荷載不能平衡水浮力時(shí)，為滿足建筑物整體抗浮要求及控制底板結(jié)構(gòu)配筋的經(jīng)濟(jì)性，地下室樁鉆孔（沖孔）樁基礎(chǔ)兼作抗拔基礎(chǔ)，進(jìn)行抗浮，同時(shí)增加配重，地下室底板厚度取為900mm，來平衡一部分水浮力[7]。

圖2 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

2.2 混凝土主體結(jié)構(gòu)部分

體育館采用混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)建筑功能布局，在平面四個(gè)角部樓梯間位置布置剪力墻，抵抗水平力，框架柱根據(jù)建筑需求層層收進(jìn)。經(jīng)計(jì)算，結(jié)構(gòu)超限總結(jié)為：①扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，最大扭轉(zhuǎn)位移比為1.38，大于1.2，且層間位移角大于1/1600，為Ⅱ類扭轉(zhuǎn)不規(guī)則；②樓板不連續(xù)，體育館雙數(shù)層開洞率較大，接近46.4%，開洞率大于50%，并且樓板有效寬度也較小，小于50%；③豎向構(gòu)件不連續(xù)，首層局部存在柱不連續(xù)，為Ⅰ類豎向構(gòu)件不連續(xù)（0.5條），共2.5條一般不規(guī)則項(xiàng)，結(jié)構(gòu)無(wú)嚴(yán)重不規(guī)則項(xiàng)。商業(yè)、辦公高層塔樓采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，經(jīng)計(jì)算，結(jié)構(gòu)超限總結(jié)為：①扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，最大扭轉(zhuǎn)位移比為1.25，大于1.2，且層間位移角1/1100＜1/859≤1/550，為Ⅰ類扭轉(zhuǎn)不規(guī)則（0.5條）；②側(cè)向剛度不規(guī)則，第三層側(cè)向剛度為上層側(cè)向剛度的66.4%＜80%，共1.5條一般不規(guī)則項(xiàng)，結(jié)構(gòu)無(wú)嚴(yán)重不規(guī)則項(xiàng)。綜上所述，本項(xiàng)目不用進(jìn)行超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查[8]。

3 技術(shù)特點(diǎn)

3.1 大跨度型鋼混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目由于地下負(fù)一層右側(cè)為訓(xùn)練場(chǎng)地，有局部大空間需要，首層采用型鋼混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行托柱轉(zhuǎn)換，每根轉(zhuǎn)換梁上托有三根框架柱，轉(zhuǎn)換梁最大跨度達(dá)到了31m，從而很好地解決了地下負(fù)一層訓(xùn)練場(chǎng)的大空間要求。型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁梁寬1400mm，梁高3500mm，型鋼腹板厚度40mm，高度2470mm，翼緣厚度65mm，寬度800mm，轉(zhuǎn)換梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)同轉(zhuǎn)換柱；型鋼混凝土轉(zhuǎn)換柱尺寸為1500mm×1500mm，型鋼腹板厚度40mm，高度970mm，翼緣厚度65mm，寬度800mm，轉(zhuǎn)換柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50。

3.2 大跨度平面桁架及轉(zhuǎn)換桁架

體育館屋蓋采用鋼結(jié)構(gòu)體系，屋蓋東西橫向長(zhǎng)度97.478m，南北縱向長(zhǎng)度128m，采用平面桁架+支撐體系，桁架支承于下部混凝土結(jié)構(gòu)上，采用上弦支撐的形式，屋面為輕鋼屋面。屋蓋方案主受力結(jié)構(gòu)體系為十榀橫向平面桁架及東側(cè)平面轉(zhuǎn)換桁架，主桁架跨度為97.478m，高度為10m，同時(shí)由兩榀縱向次桁架作側(cè)向支撐，次桁架跨度為126.954m，高度為9.9m。主桁架根據(jù)需要設(shè)置固定鉸支座，單向滑動(dòng)鉸支座及雙向滑動(dòng)鉸支座，以釋放溫度荷載下產(chǎn)生的水平力[9]。

3.3 工業(yè)化預(yù)制看臺(tái)板

本項(xiàng)目采用工業(yè)化預(yù)制看臺(tái)板。本項(xiàng)目看臺(tái)區(qū)域原采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝，但工期較長(zhǎng)，工期無(wú)法按計(jì)劃完成。后經(jīng)優(yōu)化，看臺(tái)區(qū)域大部分采用預(yù)制看臺(tái)板，預(yù)制看臺(tái)板部分自負(fù)一層至四層，除首層的前兩排、二層和三層（不包括踏步板）外，其余均采用預(yù)制看臺(tái)板。預(yù)制看臺(tái)構(gòu)件的種類有看臺(tái)板、單梁和踏步板，有210種預(yù)制看臺(tái)板構(gòu)件，總共2214塊預(yù)制構(gòu)件，其中看臺(tái)板1120塊，平板135塊，肋梁79塊，踏步板880塊，預(yù)制看臺(tái)板的最大跨度為 8.4m，看臺(tái)板厚度均為80mm。預(yù)制看臺(tái)板均為清水混凝土看臺(tái)板，不再對(duì)看臺(tái)板表面進(jìn)行防水處理及抹灰裝修，設(shè)計(jì)中所有外露的混凝土設(shè)計(jì)要求均為清水混凝土，現(xiàn)澆混凝土看臺(tái)要求與預(yù)制混凝土看臺(tái)的質(zhì)量和顏色相協(xié)調(diào)。預(yù)制看臺(tái)處，現(xiàn)澆混凝土斜梁梁面采用階梯型構(gòu)造，預(yù)制看臺(tái)板與現(xiàn)澆斜梁通過氯丁橡膠墊塊傳遞豎向力，通過銷栓連接抵抗水平力，能夠滿足預(yù)制看臺(tái)板在水平地震作用下的抗剪承載力要求；上下相鄰看臺(tái)板連接設(shè)置2個(gè)抗剪連接件，上下相鄰看臺(tái)板長(zhǎng)度方向按間距≤1.2m均勻設(shè)置氯丁橡膠支墊，滿足看臺(tái)板均勻傳力要求。

本項(xiàng)目原計(jì)劃的體育館地上結(jié)構(gòu)工期為154d，改用預(yù)制看臺(tái)板后，根據(jù)實(shí)際施工組織安排，吊裝工期為50d，絕對(duì)吊裝時(shí)間約為100h，采用預(yù)制看臺(tái)板方案通過合理的吊裝計(jì)劃與設(shè)備安排，節(jié)省了大量的地上結(jié)構(gòu)施工工期，極大提高了現(xiàn)場(chǎng)施工效率[10]。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目基礎(chǔ)形式采用鉆孔(沖孔)樁基礎(chǔ)，主體部分體育館采用混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，商業(yè)、辦公高層塔樓采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，體育館屋蓋采用平面桁架+支撐鋼結(jié)構(gòu)體系。

體育館首層采用型鋼混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行托柱轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換梁最大跨度達(dá)到了31m，從而很好地解決了地下負(fù)一層訓(xùn)練場(chǎng)的大空間要求。

體育館屋蓋采用平面桁架+支撐體系，桁架支承于下部混凝土結(jié)構(gòu)上，采用上弦支撐的形式，屋面為輕鋼屋面，屋蓋方案主受力結(jié)構(gòu)體系為十榀橫向平面桁架及東側(cè)平面轉(zhuǎn)換桁架。

體育館采用工業(yè)化預(yù)制清水混凝土看臺(tái)板，看臺(tái)板與現(xiàn)澆混凝土斜梁連接可靠，節(jié)省了大量的地上結(jié)構(gòu)施工工期，極大提高了現(xiàn)場(chǎng)施工效率。