1 工程概况
人们常常说“北有鸟巢，南有春茧”,其中的“春茧”就是2011年第26届世界大学生夏季运动会的主会场——深圳湾体育中心。整个项目占地约30.74公顷，总建筑面积达25.6万m2，为深圳市的一座标志性建筑。
该项目包括体育场、体育馆、游泳馆、运动员接待服务中心、体育主题公园及商业运营设施。体育场作为足球预赛场，可容纳观众2万人，体育馆为乒乓球决赛场，可容纳观众1.3万人，游泳馆为游泳训练池，可容纳观众2千人。大运会期间，体育中心承担足球预赛、乒乓球决赛、游泳训练等功能和赛会的开幕式。
深圳湾体育中心，寓意“春茧”的独特设计通过银白色的巨型屋面网格结构对“一场两馆”及商业设施进行了建筑空间的一体化紧凑设计，对赛前和赛后的综合利用十分有利。
建设中的深圳湾体育中心
2 结构体系及特点
2.1 屋盖钢结构体系
深圳湾体育中心钢结构属超大跨度复杂空间结构，钢结构屋盖由单层网壳（体育场、大树广场及其他公共区域）、双层曲面网架（体育馆和游泳馆）及竖向支撑系统构成。
整体钢结构轴测图
单层网壳为复杂的空间曲面网格结构，平面长532.7m，宽240.4m，相对于落地点的最大高度为42.3m（落地点标高为+6.0m）。除大树广场外，整个屋面网壳由箱形截面构件（高700mm，宽450mm）直接“编织”而成的四边形网格构成，网格的平均尺寸约为4050mm。
双层网架为曲面形式的正交斜放四角锥网架，平面投影均为椭圆形。体育馆椭圆短轴104.3m，长轴116.9m，游泳馆短轴77.6m，长轴98.6m，网架高度分别为4.5和3.5m。网架通过上弦环梁与单层网壳连接在一起。
竖向支撑系统包括四个部分，分别是：1）支撑网壳的31根4分叉树形柱；2）支撑网架与网壳的V形柱（位于网架上弦环梁下）；3）观景桥两侧的桥塔立柱；4）下沉广场西立面幕墙柱。
2.2 结构特点及设计难点
2.2.1 整体结构尺度大，网壳局部悬挑大
由于结构双向尺度都较大，因此必然导致温度作用将对结构设计起主要控制。体育场周边网壳的最大悬挑跨度约为38.71m，而网壳面外刚度较小，导致该处向下（恒载、风压）和向上（风吸）的位移都较大，成为整个网壳设计的关键位置。
深圳湾体育中心钢结构屋盖俯视图
整体钢结构立面图
网壳设置加强构件
网壳局部加大构件截面
体育场网壳开口扩大
2.2.2 大量的箱形弯扭构件
单层网壳是基于复杂曲面生成的四边形网格结构，由于所有网壳构件均为箱形截面，为保证构件的中线位于曲面内，同时构件的截面方向垂直曲面，导致大部分成为弯扭构件，即构件在弯曲的同时，还存在扭转，这给构件的设计、加工和安装均带来了很大困难和挑战。
2.2.3 支撑种类多，结构各部分相互联系
31根树形柱用来支撑网壳，减小网壳跨度；体育馆和游泳馆网架上弦与网壳相连，周圈的V形柱用来支撑网架和网壳；下沉广场幕墙柱用来支撑其上的网壳，而网壳则作为幕墙柱的侧向支撑；采用桁架形式的观景桥，上弦由网壳构件来充当。整个结构通过网壳相互联系，受力非常复杂。
深圳湾体育中心钢结构支撑体系
2.2.4 观景桥跨度大、刚度小，需进行舒适度设计
观景桥本身刚度不大，自振频率较低（1.65Hz），与人行频率（1.5～2.5Hz）较为接近，在人行激励下，可能引起桥的较大振动，从而导致行人的不舒适。因此应对其进行行人激励作用下的舒适度评估，必要的情况下采取适当的减振措施来提高观景桥的舒适度。另外，由于观景桥跨度较大，且呈扁拱形，对桥塔形成很大的侧向推力，也给观景桥的设计带来一定难度。
深圳湾体育中心观景桥效果图
深圳湾体育中心观景桥内部图
深圳湾体育中心观景桥结构平面图
深圳湾体育中心观景桥结构模型图
TMD及TMD的位置示意
2.2.5 节点类型多，关键节点设计复杂
由于整体结构的复杂性，深圳湾体育中心钢结构的节点类型多达十几种，其中主要的节点类型包括：网壳的连接节点、落地节点，树形柱柱脚节点、分叉节点、分枝与网壳连接节点，V形柱柱脚节点、柱顶节点，观景桥与网壳连接节点等。对于一些关键节点，由于汇交杆件较多，构件之间的空间关系复杂，节点受力较大，导致节点设计难度很大。
钢结构关键节点模型
树形柱柱脚转换节点立面大样
树形柱柱脚转换节点平面大样
树形柱分叉相贯节点立面大样
树形柱分叉弯管节点立面大样
树形柱分叉弯管节点及其组成
三种节点形式
2.2.6 结构施工过程模拟分析
由于屋面单层斜交网壳中的构件均为弯扭构件，故呈现不规则的弯曲、扭转。基于结构的复杂性，对结构进行了施工全过程模拟分析，重点介绍了结构施工中的节点做法和模拟中的连接处理，并将整个结构合理分区，利用有限单元法模拟整个屋盖体系的建造过程，总结了施工中的重点、难点问题。另外，还编制了专门的施工验收标准，配合施工实施。
深圳湾体育中心实际施工照片
结构单元分区图
深圳湾体育中心A，B施工区合拢缝示意
合拢示意
3 获奖情况
1.2014年第十二届中国土木工程詹天佑奖——深圳湾体育中心
2.第四届全国建筑结构技术交流会“结构设计技术创新奖”一等奖
3.2013年度美国照明工程学会国际区域奖
4.2013年度广东省建筑学会第五届土木工程詹天佑故乡杯奖
5.2011年度中国建筑金属结构协会中国钢结构金奖
6.2013年度广东省建筑业协会广东省建设工程金匠奖
7.2013年度广东省建筑协会广东省建设工程优质奖
项目设计单位：北京市建筑设计研究院有限公司
主要设计人员：陈彬磊、郭宇飞、张勇、管云、李志武、杨勇、贺阳、李华峰、甘明、柯长华、齐五辉
更多详细内容请查看《建筑结构》杂志刊登的深圳湾体育中心的文章：
2011年9期《深圳湾体育中心钢结构屋盖设计及研究》，作者：陈彬磊，郭宇飞，柯长华，张勇；单位：北京市建筑设计研究院有限公司。
2011年9期《深圳湾体育中心观景桥的舒适度研究》，作者：张勇,陈彬磊；单位：北京市建筑设计研究院有限公司。
2011年12期《深圳湾体育中心结构施工过程模拟分析》，作者：田黎敏，郝际平，戴立先，王媛，郑江；单位：西安建筑科技大学，中建钢构有限公司，中国建筑西北设计研究院。
2009年12期《深圳湾体育中心热身馆和网球馆张弦结构设计》，作者：杨勇，陈彬磊；单位：北京市建筑设计研究院。
2013年17期《深圳湾体育中心钢结构方案设计》，作者：陈彬磊，郭宇飞，张勇；单位：北京市建筑设计研究院有限公司。
2013年17期《深圳湾体育中心钢结构设计创新》，作者：郭宇飞，陈彬磊；单位：北京市建筑设计研究院有限公司。
2013年17期《深圳湾体育中心钢结构关键节点设计》，作者：郭宇飞，陈彬磊，张勇；单位：北京市建筑设计研究院有限公司。
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