摘要：基于气泡理论的新型多面体空间刚架系由类WP多面体单元经组合、阵列、旋转、切割而生成,它有别于传统空间结构由单元体简单组合而成。因此,基本单元的形状与尺寸、旋转轴、旋转角度、切割面位置等都是影响整体结构几何构成的重要参数,也是结构几何构成优化的主要内容。通过对这些参数的分析比较,本文提出新型多面体空间刚架几何构成的优化准则,提出最优切割面和可行切割面的重要概念,从而为建立各种高效合理、同时充分满足建筑效果的结构构成提供理论依据与可行方法。在此基础上,结合国家游泳中心“水立方”结构,具体说明了本文提出的优化原则与方法在实际工程中的应用与效果。本文研究揭示了多面体空间刚架结构区别于传统结构的一个重要特点———建筑尺寸由结构的几何构成所确定。

摘要：基于气泡理论的多面体空间刚架是一种全新的空间结构,具有重复性高、汇交杆件少、节点种类少,结构承载、抗震、延性好等特点,在国家游泳中心“水立方”结构中得以应用。这种新型结构的基本单元是气泡理论中对三维空间进行有效填充的多面体。本文提出了新型多面体空间刚架结构中的基本单元———类Weaire-Phelan多面体单元,并通过图形解析和数学解析两种方法研究基本单元的几何构成,揭示了该类单元的重要特征———其基本形状仅由一个独立参数所控制,可定义其为形状控制参数c,并进一步揭示了多面体空间刚架中c的合理取值范围以及c和空间刚架总杆长及杆长种数的关系。这些研究成果为这一新型结构的几何构成奠定了理论基础。

摘要：国家游泳中心“水立方”的墙体和屋盖结构创造性地采用了新型多面体空间刚架结构体系,该结构的弦杆选用矩形钢管、腹杆选用圆钢管,节点为焊接球节点。虽然结构的构成类似网架结构,但结构构件的受力状况完全不同于网架结构的二力杆,而表现为类似空腹网架的刚接梁。杆件内力包含弯矩、轴力、剪力、扭矩,弯曲应力大于轴向应力,所以结构的优化较为复杂。本文结合具体的结构设计,全面介绍了结构设计计算中的优化内容,包括:“强墙弱盖”优化,墙体杆件和屋盖杆件选用不同应力水平控制;截面类型优化,放弃加劲肋截面而改用紧凑型截面,充分发挥截面塑性,提高结构延性;几何构成“杂交”优化,将屋盖下弦贯通内墙,为减小屋盖与墙体交界处杆件过大的弯曲应力而附加少数腹杆,形成局部汇交力系;“铰接”优化,采用铰接计算处理策略,将少数弯曲应力较大无法满足规范要求的杆件两端处理为铰接,加强其周围相关杆件,再刚接迭代计算,较好满足承载力要求;“强节点弱杆件”优化,提高结构延性,确保杆端焊缝破坏晚于杆件屈服。

摘要：正在兴建的国家游泳中心“水立方”为2008年奥林匹克运动会的游泳、跳水、花样游泳、水球比赛场地,赛后将继续提供重大水上比赛场地,同时为市民提供综合水上娱乐中心以及会议展览场地等.国家游泳中心屋盖和墙体采用了基于气泡理论的多面体空间刚架结构,为国内外首创.其构成方式是将由多面体细胞填充的巨大空间进行旋转和切割,从而得到建筑的外轮廓和内部使用空间,切割产生的内外表面杆件和内外表面之间保留的多面体棱线便形成了结构.这种新型空间结构的受力特性介于网架和空腹网架之间,结构设计面临着许多新课题.本文介绍了国家游泳中心结构设计中的关键技术问题,包括多面体空间刚架结构的几何构成与设计优化、荷载分析与取值、结构总装整体分析、静力弹塑性分析(pushover ana lys is)、动力弹塑性时程分析、节点设计与试验研究等.

摘要：正在兴建的国家游泳中心"水立方"为2008年奥林匹克运动会的游泳、跳水、花样游泳、水球比赛场地,赛后将继续提供重大水上比赛场地,同时为市民提供综合水上娱乐中心以及会议展览场地等。国家游泳中心屋盖和墙体采用了基于气泡理论的多面体空间刚架结构,为国内外首创。其构成方式是将由多面体细胞填充的巨大空间进行旋转和切割,从而得到建筑的外轮廓和内部使用空间,切割产生的内外表面杆件和内外表面之间保留的多面体棱线便形成了结构。这种新型空间结构的受力特性介于网架和空腹网架之间,结构设计面临着许多新课题。介绍了国家游泳中心结构设计中的关键技术问题,包括多面体空间刚架结构的几何构成与设计优化、风洞试验、结构总装整体分析、静力弹塑性分析(pushover analysis)、动力弹塑性时程分析、节点设计与试验研究、钢管杆端加强设计、子结构试验等。

摘要：中标的北京奥运国家游泳中心成功创造性地采用了由气泡理论衍生的新颖合理的多面体空间刚架结构。本文介绍了这一新型多面体空间刚架结构的构成、性能及其有待深化研究的主要课题。同时简要介绍了该工程整体结构体系的构成、计算分析、基础、ETFE充气枕、钢结构抗火设计、施工方法等有关内容。