佛山國際體育文化演藝中心結構設計及技術特點研究

浦毅杰

廣州市設計院集團有限公司 廣東 廣州 510620

1 項目簡介

佛山國際體育文化演藝中心位于廣東佛山新城CBD核心區域，為佛山新城休閑娛樂區西區項目五個建筑單體之一，總建筑面積155779.55m2，場館設有約1.5萬個觀眾座席，建設標準達到NBA級別，為集體育、文化、演藝、娛樂、休閑、體驗等功能于一體的大型綜合性地標建筑。

本項目是國內首個民營企業全資建設的NBA級別體育文化演藝中心，也是佛山市首個采用工業化預制看臺板的體育場館。自建成以來已成功舉辦多場大型文體演藝活動，如第34屆大眾電影百花獎頒獎典禮暨第27屆金雞百花電影節閉幕式；2019年國際籃聯籃球世界杯小組賽及亞洲區預選賽；2018-2019賽季中國男子籃球職業聯賽（CBA聯賽）；2020-2021賽季中國男子籃球職業聯賽（CBA聯賽）全明星賽；2019年英雄聯盟職業聯賽（LPL）春季總決賽及眾多大型演唱會，并且為CBA聯賽廣州龍獅隊主場。

本項目主要功能包括體育、商業、餐飲、辦公及配套停車庫等，為高層體育建筑綜合體。其中主體場館部分為地下三層，地下一層為比賽場地、運動員及媒體用房，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，北側局部設有對外商業及配套餐飲[1-3]。

圖1 實景圖

2 結構設計

本項目分為主體體育館及商業、辦公高層塔樓，商業、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、辦公高層塔樓地上共10層，總高度50m。表1為體育館部分結構設計參數表[4-6]。

表1 體育館結構設計參數表

2.1 基礎部分

根據地基土質、上部結構體系及施工條件等資料，經技術和經濟對比優化，根據建筑上部結構、荷載及建筑沉降變形要求，采用鉆孔（沖孔）樁基礎，摩擦端承樁，以穩定中風化巖或微風化巖為樁端持力層，其巖石天然濕度單軸抗壓強度標準值frk≥4MPa（中風化）或frk≥8.5MPa（微風化），樁身及承臺混凝土強度等級C35，樁徑取1000mm、1200mm、1400mm三種。由于結構自重及首層填土等永久荷載不能平衡水浮力時，為滿足建筑物整體抗浮要求及控制底板結構配筋的經濟性，地下室樁鉆孔（沖孔）樁基礎兼作抗拔基礎，進行抗浮，同時增加配重，地下室底板厚度取為900mm，來平衡一部分水浮力[7]。

圖2 結構計算模型

2.2 混凝土主體結構部分

體育館采用混凝土框架-剪力墻結構體系，根據建筑功能布局，在平面四個角部樓梯間位置布置剪力墻，抵抗水平力，框架柱根據建筑需求層層收進。經計算，結構超限總結為：①扭轉不規則，最大扭轉位移比為1.38，大于1.2，且層間位移角大于1/1600，為Ⅱ類扭轉不規則；②樓板不連續，體育館雙數層開洞率較大，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豎向構件不連續，首層局部存在柱不連續，為Ⅰ類豎向構件不連續（0.5條），共2.5條一般不規則項，結構無嚴重不規則項。商業、辦公高層塔樓采用混凝土框架結構，經計算，結構超限總結為：①扭轉不規則，最大扭轉位移比為1.25，大于1.2，且層間位移角1/1100＜1/859≤1/550，為Ⅰ類扭轉不規則（0.5條）；②側向剛度不規則，第三層側向剛度為上層側向剛度的66.4%＜80%，共1.5條一般不規則項，結構無嚴重不規則項。綜上所述，本項目不用進行超限高層建筑工程抗震設防專項審查[8]。

3 技術特點

3.1 大跨度型鋼混凝土轉換結構

本項目由于地下負一層右側為訓練場地，有局部大空間需要，首層采用型鋼混凝土轉換結構進行托柱轉換，每根轉換梁上托有三根框架柱，轉換梁最大跨度達到了31m，從而很好地解決了地下負一層訓練場的大空間要求。型鋼混凝土轉換梁梁寬1400mm，梁高3500mm，型鋼腹板厚度40mm，高度2470mm，翼緣厚度65mm，寬度800mm，轉換梁混凝土強度等級同轉換柱；型鋼混凝土轉換柱尺寸為1500mm×1500mm，型鋼腹板厚度40mm，高度970mm，翼緣厚度65mm，寬度800mm，轉換柱混凝土強度等級為C50。

3.2 大跨度平面桁架及轉換桁架

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

3.3 工業化預制看臺板

本項目采用工業化預制看臺板。本項目看臺區域原采用傳統現澆工藝，但工期較長，工期無法按計劃完成。后經優化，看臺區域大部分采用預制看臺板，預制看臺板部分自負一層至四層，除首層的前兩排、二層和三層（不包括踏步板）外，其余均采用預制看臺板。預制看臺構件的種類有看臺板、單梁和踏步板，有210種預制看臺板構件，總共2214塊預制構件，其中看臺板1120塊，平板135塊，肋梁79塊，踏步板880塊，預制看臺板的最大跨度為 8.4m，看臺板厚度均為80mm。預制看臺板均為清水混凝土看臺板，不再對看臺板表面進行防水處理及抹灰裝修，設計中所有外露的混凝土設計要求均為清水混凝土，現澆混凝土看臺要求與預制混凝土看臺的質量和顏色相協調。預制看臺處，現澆混凝土斜梁梁面采用階梯型構造，預制看臺板與現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，能夠滿足預制看臺板在水平地震作用下的抗剪承載力要求；上下相鄰看臺板連接設置2個抗剪連接件，上下相鄰看臺板長度方向按間距≤1.2m均勻設置氯丁橡膠支墊，滿足看臺板均勻傳力要求。

本項目原計劃的體育館地上結構工期為154d，改用預制看臺板后，根據實際施工組織安排，吊裝工期為50d，絕對吊裝時間約為100h，采用預制看臺板方案通過合理的吊裝計劃與設備安排，節省了大量的地上結構施工工期，極大提高了現場施工效率[10]。

4 結束語

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

體育館首層采用型鋼混凝土轉換結構進行托柱轉換，轉換梁最大跨度達到了31m，從而很好地解決了地下負一層訓練場的大空間要求。

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構上，采用上弦支撐的形式，屋面為輕鋼屋面，屋蓋方案主受力結構體系為十榀橫向平面桁架及東側平面轉換桁架。

體育館采用工業化預制清水混凝土看臺板，看臺板與現澆混凝土斜梁連接可靠，節省了大量的地上結構施工工期，極大提高了現場施工效率。