近日，由萬豪集团协同浙江大学张大伟教授团队共同展开的“大型ETFE气枕膜柔性索网结构排水试验”相关工作，经过近半年的共同努力，迎来关键节点——5月28日，中建八局、华润代建、同济设计院、德国GMP、SBP、重庆赛迪等业主总包及设计院专家领导组一行莅临我司，对试验成果进行落地验收，并给予肯定。同时，领导专家组对萬豪集团在试验当中所做出的贡献，给予了充分的赞赏和认可。通过全流程优化与多方协同，本次试验不仅对膜结构设计的排水相关构造进行验证和优化，更展现了产学研深度融合的技术实力。

01 响应设计条件，探索技术边界——项目详情

无锡奥体中心位于经开区，紧邻贡湖湾、尚贤河“双湿地”，自然环境得天独厚，是环太湖区域稀有的临湖综合体育场馆群。6万座体育场和1.8万座体育馆作为奥体中心核心设施，尤为引人注目。项目建成后，将与周边湿地、湖景风光融为一体，成为太湖新城极具辨识度的地标建筑群，对于推动无锡产业发展，再造城市面貌、区域价值和人居生活都具有重要意义。

无锡奥林匹克体育产业园二期体育场屋盖外轮廓为近似圆形的四心拟合圆，由内外圈屋面两部分组成。外圈桁架屋面由外向内形成外环、中环和内环三道环梁，其屋面进深东西侧51米，南北侧25米；内圈为索膜屋面，其屋面进深为30米。外圈屋面的内环和内圈屋面索压环位置重合其长轴为246米，短轴为185.2米；外圈屋面外环的四心拟合圆长轴296米，短轴284米。

体育场屋盖钢结构是一个整体马鞍形的形体，以最小的形体去适应整体奥体中心体育场的需求，屋盖结构的最高点为62.200米，最低点为34.900米，高差为27.30米。结构体系采用悬挑桁架+单层轮辐式张拉结构，径向共有64榀桁架，轮辐式张拉结构通过支座直接支撑在悬挑桁架的端部。

本项目中轮辐式张拉结构部位采用双层单腔ETFE气枕。ETFE气枕结构整体平面呈椭圆形，1/4对称由128个气枕单元组成，单个气枕单元长约30米，宽约5.5米。

02 排水试验

研究背景

无锡奥体中心项目内环轮辐式张拉结构是全球首例“柔性索网+大型ETFE气枕”结构形式，在风压、雨载等动态荷载作用下膜面会出现大变形。排水实验需模拟屋面在不同工况下的几何形态和积水情况，找出膜面积水平衡点，ETFE内膜和索结构的受力状态。最终对设计的排水相关构造(如长方向气枕边界的排水坡度、水沟容量、挡水构造、水管的落水能力)进行验证和优化。

具体需求

1)体育场内圈屋盖的排水路线需要进行总体排水试验论证。

2)内圈 ETFE气枕和索结构的连接构造，索结构上设置天沟的水密性和适应索变形能力的构造，需要通过专项节点试验论证。

针对上述需求，受无锡奥体中心、中建八局委托，萬豪集团牵头，协同浙江大学张大伟教授团队共同展开排水试验相关工作，同济设计院、德国GMP、SBP全过程技术支持。

研究目标

1）排水：

内容：体育场内圈屋盖考虑风雪雨耦合极端荷载下的径流分析与试验论证。

方法：1/4 足尺有限元+三跨缩尺有限元模拟+三跨缩尺排水试验

目标成果：雪、雨最不利组合工况下内圈屋盖径流和水量分析；膜面积水平衡状态，膜面、索变形状态；内、外圈主水沟的排水效率和积水可能。

2）构造：

内容：内圈ETFE 气枕和索结构的连接构造，索结构上设置天沟的水密性和适应索变形能力的构造论证。

方法：细部构造缩尺有限元模拟+节点足尺试验

目标成果：雪、雨最不利组合工况的变形下对ETFE 膜连接构造的受力和防水构造的影响验证。现设计方案的构造中各个部分的相对变形、错位的分析，以及对潜在渗水情况的评估，对可能存在的防水隐患进行分析，如存在隐患与设计单位讨论改进措施。

工作内容

a/足尺有限元分析

1）基于完成态线模建立内圈膜三维实体结构，将索力计算结果以预应力的方式赋予径向索结构并考虑恒载，以此作为索结构初始态模型；

2）建立二次钢构三维实体模型（如筋板、U 型槽钢、外天沟等）；

3）将 ETFE 膜结构建为上拱面壳单元，施加垂直于拱面的恒压，完成膜面初始找形；

4）完成初始工况模拟后施加风雪组合荷载，开展静力计算；

5）基于风雪变形结果，以流固耦合方式施加雨水，分析屋面整体径流路线，进一步计算积水变形，并判断危险轴线位置。

b/1:5 缩尺排水试验

1）基于足尺有限元计算结果选取危险轴线位置，设计连续三跨 ETFE 膜及其细部构造精细化缩尺等效模型，以实体单元形式建模，满足几何、刚度和支座等效；

2）缩尺试验框架装置、等效支座、水泵设计，等效截面构造设计以及缩尺试验测量系统设计；

3）提取足尺有限元索结构变形形状，控制缩尺有限元整体变形曲率等效，开展缩尺试验静力分析，计算所需施加荷载大小，指导缩尺试验；

4）开展缩尺排水试验，以悬挂重物形式施加风雪荷载达到预变形；

5）施加雨水荷载，测量索膜结构变形与膜面径流路线、流速与积水量；

6）试验结果分析，提出排水试验存在问题与隐患；

7）根据实际试验工况开展缩尺有限元流固耦合分析，并基于试验结果验证有限元径流模型。

c/足尺节点水密性试验

1）选取足尺有限元危险节点位置，设计连续五节段细部构造足尺试验方案，满足支座等效设计；

2）基于足尺有限元相应位置节点变形情况，控制足尺节点变形曲率一致，进行节点试验加载方案设计，测量系统设计与布置，试件与装置加工与安装；

3）开展足尺节点水密性试验，以施加集中荷载形式施加达到足尺有限元中变形曲率一致的荷载大小，并观察接缝位置水密性；

4）试验结果报告与问题分析，判断薄弱接缝点与防水隐患，并与设计院协商相应改进措施。

03 现场验收

严谨筹备：会议讨论与方案优化

2025年5月28日，业主代表与行业专家领导莅临萬豪集团进行缩尺实体排水试验的验收。萬豪技术团队与浙江大学张大伟教授团队主持召开专项会议，与专家领导围绕排水系统设计参数、试验模拟场景及数据采集标准展开研讨。基于前期仿真模型，提出动态降雨强度与膜面倾斜角度的关联性优化方案，确保试验条件贴近实际工况，同时强调“以客户需求为导向”的核心原则，为后续试验奠定科学基础。

科技赋能：现场试验与数据监测

在试验现场，浙大团队实时监测膜面径流速度、积水深度及结构荷载变化，同步记录整合数据。专家领导现场对试验进行观测讨论，试验结束后，重新上会提出疑问及意见，以及其他试验要求，对试验进行技术升级，萬豪及浙大团队同步响应，彰显快速反应能力和强硬的技术能力。

全景展示：工厂参观与技术交流

在试验间隙，萬豪董事长带领专家领导参观我司研发试验中心与钢·膜结构生产车间，不仅让业主专家直观感受萬豪技术实力，更通过技术交流深化合作共识。领导代表评价：“从实验室到工厂，萬豪集团全流程精细化管理、质量品控令人信服。”

04 未来展望——品质承诺与行业标杆

本次试验的圆满收官，标志着我司在大型ETFE气枕索网结构排水系统领域迈入新阶段。未来，我们将持续深化与行业高层次团队进行产学研合作，探索行业领域前沿技术，为体育场馆、会展中心等大型公共建筑提供更安全、高效的钢·膜结构技术设计施工方案。

END