1 工程概況
人們常常說“北有鳥巢，南有春繭”,其中的“春繭”就是2011年第26屆世界大學生夏季運動會的主會場——深圳灣體育中心。整個項目佔地約30.74公頃，總建築面積達25.6萬m2，為深圳市的一座標誌性建築。
該項目包括體育場、體育館、游泳館、運動員接待服務中心、體育主題公園及商業運營設施。體育場作為足球預賽場，可容納觀眾2萬人，體育館為乒乓球決賽場，可容納觀眾1.3萬人，游泳館為游泳訓練池，可容納觀眾2千人。大運會期間，體育中心承擔足球預賽、乒乓球決賽、游泳訓練等功能和賽會的開幕式。
深圳灣體育中心，寓意“春繭”的獨特設計通過銀白色的巨型屋面網格結構對“一場兩館”及商業設施進行了建築空間的一體化緊湊設計，對賽前和賽後的綜合利用十分有利。
建設中的深圳灣體育中心
2 結構體系及特點
2.1 屋蓋鋼結構體系
深圳灣體育中心鋼結構屬超大跨度複雜空間結構，鋼結構屋蓋由單層網殼（體育場、大樹廣場及其他公共區域）、雙層曲面網架（體育館和游泳館）及豎向支撐系統構成。
整體鋼結構軸測圖
單層網殼為複雜的空間曲面網格結構，平面長532.7m，寬240.4m，相對於落地點的最大高度為42.3m（落地點標高為+6.0m）。除大樹廣場外，整個屋面網殼由箱形截面構件（高700mm，寬450mm）直接“編織”而成的四邊形網格構成，網格的平均尺寸約為4050mm。
雙層網架為曲面形式的正交斜放四角錐網架，平面投影均為橢圓形。體育館橢圓短軸104.3m，長軸116.9m，游泳館短軸77.6m，長軸98.6m，網架高度分別為4.5和3.5m。網架通過上弦環梁與單層網殼連接在一起。
豎向支撐系統包括四個部分，分別是：1）支撐網殼的31根4分叉樹形柱；2）支撐網架與網殼的V形柱（位於網架上弦環梁下）；3）觀景橋兩側的橋塔立柱；4）下沉廣場西立面幕牆柱。
2.2 結構特點及設計難點
2.2.1 整體結構尺度大，網殼局部懸挑大
由於結構雙向尺度都較大，因此必然導致溫度作用將對結構設計起主要控制。體育場周邊網殼的最大懸挑跨度約為38.71m，而網殼面外剛度較小，導致該處向下（恆載、風壓）和向上（風吸）的位移都較大，成為整個網殼設計的關鍵位置。
深圳灣體育中心鋼結構屋蓋俯視圖
整體鋼結構立面圖
網殼設置加強構件
網殼局部加大構件截面
體育場網殼開口擴大
2.2.2 大量的箱形彎扭構件
單層網殼是基於複雜曲面生成的四邊形網格結構，由於所有網殼構件均為箱形截面，為保證構件的中線位於曲面內，同時構件的截面方向垂直曲面，導致大部分成為彎扭構件，即構件在彎曲的同時，還存在扭轉，這給構件的設計、加工和安裝均帶來了很大困難和挑戰。
2.2.3 支撐種類多，結構各部分相互聯繫
31根樹形柱用來支撐網殼，減小網殼跨度；體育館和游泳館網架上弦與網殼相連，周圈的V形柱用來支撐網架和網殼；下沉廣場幕牆柱用來支撐其上的網殼，而網殼則作為幕牆柱的側向支撐；採用桁架形式的觀景橋，上弦由網殼構件來充當。整個結構通過網殼相互聯繫，受力非常複雜。
深圳灣體育中心鋼結構支撐體系
2.2.4 觀景橋跨度大、剛度小，需進行舒適度設計
觀景橋本身剛度不大，自振頻率較低（1.65Hz），與人行頻率（1.5～2.5Hz）較為接近，在人行激勵下，可能引起橋的較大振動，從而導致行人的不舒適。因此應對其進行行人激勵作用下的舒適度評估，必要的情況下采取適當的減振措施來提高觀景橋的舒適度。另外，由於觀景橋跨度較大，且呈扁拱形，對橋塔形成很大的側向推力，也給觀景橋的設計帶來一定難度。
深圳灣體育中心觀景橋效果圖
深圳灣體育中心觀景橋內部圖
深圳灣體育中心觀景橋結構平面圖
深圳灣體育中心觀景橋結構模型圖
TMD及TMD的位置示意
2.2.5 節點類型多，關鍵節點設計複雜
由於整體結構的複雜性，深圳灣體育中心鋼結構的節點類型多達十幾種，其中主要的節點類型包括：網殼的連接節點、落地節點，樹形柱柱腳節點、分叉節點、分枝與網殼連接節點，V形柱柱腳節點、柱頂節點，觀景橋與網殼連接節點等。對於一些關鍵節點，由於匯交杆件較多，構件之間的空間關係複雜，節點受力較大，導致節點設計難度很大。
鋼結構關鍵節點模型
樹形柱柱腳轉換節點立面大樣
樹形柱柱腳轉換節點平面大樣
樹形柱分叉相貫節點立面大樣
樹形柱分叉彎管節點立面大樣
樹形柱分叉彎管節點及其組成
三種節點形式
2.2.6 結構施工過程模擬分析
由於屋面單層斜交網殼中的構件均為彎扭構件，故呈現不規則的彎曲、扭轉。基於結構的複雜性，對結構進行了施工全過程模擬分析，重點介紹了結構施工中的節點做法和模擬中的連接處理，並將整個結構合理分區，利用有限單元法模擬整個屋蓋體系的建造過程，總結了施工中的重點、難點問題。另外，還編制了專門的施工驗收標準，配合施工實施。
深圳灣體育中心實際施工照片
結構單元分區圖
深圳灣體育中心A，B施工區合攏縫示意
合攏示意
3 獲獎情況
1.2014年第十二屆中國土木工程詹天佑獎——深圳灣體育中心
2.第四屆全國建築結構技術交流會“結構設計技術創新獎”一等獎
3.2013年度美國照明工程學會國際區域獎
4.2013年度廣東省建築學會第五屆土木工程詹天佑故鄉杯獎
5.2011年度中國建築金屬結構協會中國鋼結構金獎
6.2013年度廣東省建築業協會廣東省建設工程金匠獎
7.2013年度廣東省建築協會廣東省建設工程優質獎
項目設計單位：北京市建築設計研究院有限公司
主要設計人員：陳彬磊、郭宇飛、張勇、管雲、李志武、楊勇、賀陽、李華峰、甘明、柯長華、齊五輝
更多詳細內容請查看《建築結構》雜誌刊登的深圳灣體育中心的文章：
2011年9期《深圳灣體育中心鋼結構屋蓋設計及研究》，作者：陳彬磊，郭宇飛，柯長華，張勇；單位：北京市建築設計研究院有限公司。
2011年9期《深圳灣體育中心觀景橋的舒適度研究》，作者：張勇,陳彬磊；單位：北京市建築設計研究院有限公司。
2011年12期《深圳灣體育中心結構施工過程模擬分析》，作者：田黎敏，郝際平，戴立先，王媛，鄭江；單位：西安建築科技大學，中建鋼構有限公司，中國建築西北設計研究院。
2009年12期《深圳灣體育中心熱身館和網球館張弦結構設計》，作者：楊勇，陳彬磊；單位：北京市建築設計研究院。
2013年17期《深圳灣體育中心鋼結構方案設計》，作者：陳彬磊，郭宇飛，張勇；單位：北京市建築設計研究院有限公司。
2013年17期《深圳灣體育中心鋼結構設計創新》，作者：郭宇飛，陳彬磊；單位：北京市建築設計研究院有限公司。
2013年17期《深圳灣體育中心鋼結構關鍵節點設計》，作者：郭宇飛，陳彬磊，張勇；單位：北京市建築設計研究院有限公司。
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