綜合體育館及游泳館屋蓋結構是基于建筑師的“一系列的強有力的框架和拱”的設計構思發展起來的。每個屋蓋框架的軸線是基于看臺的軸線而布置的。屋蓋結構是基于傳統的兩鉸框架的原理發展出來的，屋蓋的最大跨度達到了約151.6m。為了滿足結構受力以及使用的要求，結構工程師對方案階段的結構進行了多次的優化和找形，從而得到最佳結構設計。

    綜合館整個屋蓋體系是通過一個大約為170m直徑的來定義的，整個平面分為10個相似的結構單元，采用10榀橫向倒三角截面主拱架。最外側的單元結構高度為26.2m，跨度85.2m，中央的結構單元的結構高度為35m，跨度151.6m。屋蓋結構隨著體育場高看臺的高差變化而形成一個馬鞍形的外形。為加強拱架平面外（縱向）的抗側剛度，在拱架間設置了通長的縱向桁架，通過三層弦桿及人字撐將10榀主拱架聯系成整體，共同抵抗側向作用性能，并且在桁架下方，每側設置了三榀大型支撐框架。為滿足建筑對截面的要求，同時改善該結構的抗震性能，框架內的支撐采用屈曲約束支撐（BRB）。

    游泳館屋蓋平面大致為一個200mx120m的長方形，由13榀倒三角截面拱架構成，兩側的稍長，中間略短，跨度都在120m左右，高約22m，呈拱形。建筑師期望拱架之間無任何接觸（“咬合”），避免產生尺度較大的節點，影響整體“輕盈、純粹”的建筑效果。考慮到覆蓋材料的厚度，由建筑控制的外表面退到結構中心線，則相鄰拱架間的距離更大，各榀孤立的拱架結構“孤立”，僅靠拱架間的單層屋面結構體系提供連接肯定是不夠的。

由于游泳館高度較低，可以充分利用屋面系統提供一定的抗側剛度。采用一系列剛度較大的檁條貫穿所有拱架，并在四周設有支撐，同樣在兩側各設置了四對BRB支撐，人字撐和屋面系統形成縱向抗側力體系。

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