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          復雜空間曲面幕墻的索網結成形方法研究
          		
          
          
          
          
            
          
              
          
                來源:09年會論文集  作者:李百春  日期:2009-4-9 　頁面功能  【字體：大 中 小】【打印】【關閉】【評論】
              
          
            
          		
          
          
          
          
            
          
          
          
          
            
          
              
          
                  
          摘要:東莞籃球中心的幕墻采用了復雜的三維空間曲面形狀，其預應力索網布置很難通過直接的CAD建模的方法實現。本文通過分析該幕墻曲面所具有的幾何特征，用參數方程的方法來建立幕墻曲面的統一方程，從而進一步得到該曲面上有規律分布的關鍵點，將這些關鍵點做為索網的節點，形成完整的索網結構。在設計過程中，本文作者利用自己編寫的小程序自動生成關鍵節點的坐標，從而實現了快速建立復雜空間曲面索網結構模型的目的。
          
關鍵詞:東莞籃球中心:索網找形;幕墻設計;空間曲面　
          		
                
          
                
          
                  
          
	
          
		
          
			

		
          
	
          
	
          　　1.工程簡介及問題的提出
          
　　位于東莞寮步鎮的東莞籃球中心被定位為中國"CBA第一館”，是目前國內唯一按照NBA標準建造的體育場館。其鋼結構屋面采用雙曲馬鞍面的空間造型，屋面邊緣高度逐漸平緩變化，形成優美的空間曲線。支撐屋蓋的結構主要為周邊28根V型柱和支撐在混凝土看臺上的28根搖擺柱。
          

          
　　根據建筑師的設計意圖，在屋蓋與地面之間用玻璃幕墻圍成一圈完整的結構，從而形成通透輕盈的視覺效果，另外建筑師希望幕墻結構采用三向索網。這種大規模的、復雜邊界條件的、空間不規則曲面的、三向交叉的索網幕墻結構的設計在國內尚是首次，對結構設計提出了很高的要求。本文重點關注索網幕墻幾何模型的建立過程，在后續的文章中筆者將進一步探討結構設計、節點設計以及施工方法等問題。
          
　　2.東莞籃球中心索網幕墻的基本設計條件
          
　　索網上下邊的邊界條件
          
　　如圖2所示，索網的上邊界為屋蓋結構中的一道環梁，該環梁是雙曲馬鞍面上的一條閉合曲線，具有復雜的幾何特征。索網的下邊界為位于同一標高位置的圓形，上下邊界的相對位置關系如圖3所示。
          

          
　　索網曲面需要滿足的基本條件
          
　　該幕墻索網的一個基本要求就是平滑的連接上下邊界，索網所形成的不規則曲面要平滑過渡。此外，我們還希望索網所張成的曲面具有合理的曲率特征，以方便預應力的施加以及得到合理的內力分布。在滿足上述條件的基礎上，我們希望三向交叉索網所形成的三角形網格均勻有規律，以方便后期的施工及玻璃安裝等工作。
          
　　3.索網找形的基本思路
          
　　為了實現上述設計意圖，在索網的找形過程中，我們按照如下思路來實現。
          
　　(1)為索網構建一個可以用統一方程表達的光滑的曲面，該曲面具有某種特殊的幾何特征，在本文中，我們采用了曲率這種幾何特征，在本文第節有詳細介紹。
          
　　(2)利用統一的曲面方程來創建有規律排布的控制點，這些控制點力求均勻排布。
          
　　(3)將控制點做為索網的交叉節點，連接各節點形成整片索網結構。
          
　　4.索網找形的具體實現<
          
　　幕墻曲面上下邊界的參數方程
          
　　將上下邊界兩條曲線分別轉化為以方位角B為參數的方程，如下:
          

          
　　 幕墻曲面的幾何控制條件
          
　　我們在設計中提出如下幾何控制條件:用過z軸的任意平面來切割幕墻曲面，所得到的切割線都是具有同一的曲率圓弧，在本設計中，取曲率等于150m，如圖4所示。不同的切割線都有相同的曲率半徑，但弧長各不相同。
          

          

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