建筑结构丨2014中网赛场——国家网球馆“钻石球场”结构设计

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2014中网赛事在国家网球馆“钻石球场”顺利落下帷幕，该馆是目前北京地区最大、具有国际先进水平的网球比赛场馆。赛时看台区总座席数为13598个，拥有48个豪华空中包厢，采用开合式屋顶，启过程约为8min，是世界上观众容量最大、条件最先进的网球场馆之一。

1 工程概况

国家网球馆（图1）最大高度约为46m，总建筑面积约为51199m2。主体建筑平面呈圆形，局部地下1层，地上共8层，主要采用钢筋混凝土框架结构体系。沿径向布置48榀框架，外立面布置16组V形柱，各榀环向框架、径向框架与立面V形柱共同构成抗侧力体系。大跨度屋盖平面呈圆形，固定屋盖最大直径为140m，中间带有可开启的活动屋盖，在场地中央设置边长为70m×60m的矩形洞口。

图1 国家网球馆“钻石球场”

2 结构体系

2.1 基础设计

主体结构采用混凝土钻孔灌注桩基础，桩径为Ф800～Ф1000，在荷载非常集中的柱底考虑采用后注浆工艺。运用变刚度调平的设计理念，对于荷载较小的部位，采用较小的桩径。

工程主体结构由看台结构与裙房组成，裙房地上1层，局部带有地下室。内圈仅为单层看台，荷载较小，采用直径600mm的钻孔灌注桩。国家网球馆基础平面布置如图2所示。

图2 国家网球馆基础平面布置

2.2 下部混凝土结构

“钻石球场”看台及裙房采用现浇钢筋混凝土结构，地上8层，立面连续布置的V形柱为内、外两层，下部合并为2.0m×2.0m的方形截面柱。国家网球馆混凝土看台结构平、剖面如图3，4所示。在V形柱内设置钢骨，为型钢混凝土构件。看台结构的4个角部各有一根混凝土直柱向上延伸，作为固定屋盖的中间支点，内侧V形柱的顶端作为固定屋盖的周边支点。

与V形柱相连的径向梁受到很大的拉力，在设计中采用较大的楼板厚度，并加强楼板配筋；在楼层设置环向预应力钢筋；楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板体系，观众席均采用清水混凝土预制看台板。2层集散厅板厚为180mm，3层及以上各层板厚均为160mm。楼盖在柱网间采用现浇混凝土平板，尽量不设置楼面次梁。

由于建筑造型的需要，构件空间几何关系复杂，在设计中提出一种以组合箱形截面为基础的新型节点。

图3 8层混凝土看台结构平面布置

（a）看台混凝土结构剖面

（b）看台混凝土结构三维图

图4 混凝土看台结构

2.3 屋盖钢结构

拥有中国自主知识产权的、代表“中国创造”的钻石球场弓形可开合屋顶，总面积4200m2，跨度达到74m，4片活动屋顶每片重达100t，但开合一次只需20元成本。而这个屋顶造价仅为2600万元，仅占该馆总投资的5%，而温布尔登中央球场加建顶棚却花费近8000万英镑。

“钻石球场”大跨度屋盖平面呈圆形，固定屋盖最大直径为140m，中间带有可开启的活动屋盖，开启面积约为70m×60m，固定屋盖采用网壳结构，在活动屋盖可移动范围内为双层网壳，周边为三层网壳, 固定屋盖杆件布置如图5所示。

图5 固定屋盖杆件布置图

国家网球馆采用平行移动的开启方式，活动屋盖采用双层弓式结构。上层2个单元宽度为16m，跨度为74.6m，最大矢高12.5m，桁架高度2.8m；下层2个单元宽度为16m，跨度为71m，最大矢高9.3m，桁架高度2.8m。屋面与声学吊顶采用透光性好的轻型材料，通过台车支承在固定屋盖中弦层的轨道之上，支承轨道结构宽度为4.0m。每片活动屋盖两端分别设置4个台车，台车数量共计32个。

国家网球馆活动屋盖采用双层拱形结构和聚碳酸脂板半透光轻型围护结构，通过轨道与台车放置于固定屋盖中弦层之上。固定屋盖与活动屋盖的相对关系见图6；屋盖轨道方向结构布置图见图7；开合屋盖平面布置图见图8；网球馆内实景图见图9。