悉尼肯・罗斯沃尔体育馆:运用 Oasys GSA 对这座获奖体育场馆进行重大结构升级

肯・罗斯沃尔体育馆又称悉尼网球中心,是一座屡获殊荣的场馆,曾举办 2000 年悉尼奥运会赛事。该场馆亟需翻新改造,打造成一座带顶棚、全天候的室外体育馆,用于承办世界级网球赛事、全国无挡板篮球比赛以及众多其他体育和娱乐活动。奥雅纳工程师团队运用 Oasys GSA 软件,结合 Rhino 和 Grasshopper 3D,为本项目进行屋面结构的设计与分析。


本次翻新的主要目标是升级屋面,同时不破坏原有建筑设计理念,且不增加结构自身的任何荷载。原建筑为近似圆形的二十四边形结构,直径 100 米,部分下沉于地面。倾斜钢框架、预制看台板结构以及悬挑屋面,为场馆看台后侧提供竖向承重支撑。


Exterior roof construction © Arup 

为利用圆形造型,项目采用了径向索网屋面,这在澳大利亚尚属首例。原有钢结构与顶盖被拆除,替换为全新的 30 米直径压环。该压环为轻型刚性结构,覆以 PTFE 膜材,可承载照明系统、公共广播系统,并支撑起可通风的抬升式屋面。


该结构跨度 100 米,最大高度 7 米,屋面重量仅为 42 千克 / 平方米,显著降低了隐含碳排放量。新屋面整体抬高,在周边形成 4 米高的环形空间,用于通风与自然采光;屋面可通过玻璃液压门闭合。


工程师在本项目中面临的主要挑战之一,是几何造型必须满足使用与建筑约束,例如网球场上空的净空要求以及屋面排水坡度。由于既有结构复杂,项目采用了全数字化设计与交付方案


Existing roof perspective
Existing roof perspective © Arup

New roof perspective

New roof perspective © Arup 

Rhino 和 Grasshopper 通过 Geometry Gym 与 GSA 联合使用。第一步,将 Rhino 与 GSA 进行关联,以确保工程师能够掌握既有结构的应力状态。初步形态找形在 Grasshopper 中完成。三维几何模型导出至 GSA,通过非线性动态松弛法进行最终找形、确定拉索预应力、开展结构分析及构件设计。


Rhino 模型结合 GSA 分析结果,用于建立并校核节点的三维有限元模型。这些模型连同带注释的三维视图直接下发给详图深化人员。


GSA Model
GSA model © Arup
GSA model © Arup

快速的数字化原型设计与形态找形,使得屋面拉索能够在结构设计完成前提前 3 个月完成采购订货。


借助数字化与参数化工作流程,项目得以在 12 个月工期内按期交付,让结构团队能在更短时间内优化索网几何形态与预应力方案。


Exterior © Arup 

该场馆于 2020 年 1 月落成启用,恰逢 ATP 杯这一全球顶级网球赛事举办。

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