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2016年3月
に工
某体育场钢结构施工技术要点分析
萧灿强刘鹏
(1.广州科技职业技术学院,广东广州510530;2.重庆大学土木工程学院,重庆400045
摘要]多数体育场建筑都是以露天标准进行兴建,逢雨雪及其他恶劣天气,会影响体育场的正常使
用。本文所述体育场采用了开闭屋面系统,很好地弥补了一般体育场的缺陷。该项目在施工前运用 ANSYS
软件对巨拱卸载进行数值模拟分析,并对该体育场的钢结构施工的要点及难点做了讲解与割析。
关键词]开闭系统适应性施工;巨拱施工
文章编号:2095-4085(2016)03-0081-03
1工程概况与特点分析
1.2特点分析
钢索布置于对应固定屋盖主桁架反拱节点位
1.1工程概况
置,钢索间距约为9.0~9.5m,共25组。钢索采用
该体育中心位于东胜区铁西区。体育场基地占半平行钢丝索+冷铸锚头,锚固位置设在钢拱形心,
地面积6.26万m2,观众席共有35107座,总建筑面便于检査、养护与更换。每对钢索合力位于钢拱轴
积为88973m2。跨越整个体育场的巨型钢拱通过线形成的平面内。钢索选用5x241、抗拉强度标
拉索与下部的罩棚相连,将大部分罩棚荷载传给巨准值为1860MPa的半平行钢丝東,其外部进行防
拱,使大跨度屋盖桁槊高度大大降低,同时降低了罩腐涂装。体育场活动屋盖由两个单元块组成,其在
棚对环梁的水平推力。罩棚为平面呈椭圆形的球中间直线相交,闭合时可与固定屋盖完全吻合,采用
冠,球冠半径359.5米。巨拱跨度约为330m,最高管桁架结构。最大可开启面积将近10000m3,单片
点为128.46m。巨型钢拱采用钢管桁架,其空间位活动屋盖自重(含膜结构)500吨。该工程开阙顶主
置、曲线形状和大小,根据建筑美观性需求与受力合要由四部分组成:(1)固定屋盖钢结构;(2)活动屋
理原则予以确定,拱轴线采用近似悬链线线形。
盖钢结构;(3)机械开闭系统;(4)屋盖维护系统。
图1开闭顶钢结构系统鸟瞰图
2该工程重难点
施工过程中,应对各种变形进行控制、协调、消除、以
降低结构变形量,减少活动屋盖台车的卡轨力,以满
2.1适应性施工控制难
足活动屋盖开闭的运行。
本工程结构较为复杂,在施工过程中,造成结构2.2巨拱安装难度大
变形的因素较多,其中包括:结构自重引起的变形
本工程巨拱跨度330m,高度129m,巨拱单位
预应力索张拉引起的变形,施工误差引起的变形等。重量较大,每米6吨。存在高度高、重量大,跨度大
万方数据
エ
CIRIEAVTE ILNVING
的特点。巨拱整体倾斜6.1度,也大大增大了安装巨拱变形进行调节。第一次架设在巨拱中间,第二
难度。
次架设在两端。
3重难点问题的解决
3.2.2提升架验算
正常工作6级风,安全储备8级风(0.22),十
3.1钢结构与开闭系统适应性
年一遇加固安全(0.4)。
3.1.1适应性影响问题分析
3.2.3巨拱验算
计算结果表明,减小总变形差的施工方案是实
(1)巨拱合拢后卸载前昼夜温度荷载的影响。
现设计意图与顺利开合的关键。对形成总变形差的巨拱合拢过程中到卸载前这段时间,昼夜温差会对
各种变形来源进行深人详尽的分析,确定不同的处巨拱特别是支撑系统、提升架受力产生较大影响,需
理策略。
对此进行分析校核。
3.1.2适应性施工的关键
对结构均作用±15度温度荷载,查看昼夜温差
(1)减小总变形差;
对结构的影响。通过分析,巨拱部分杆件应力比提
(2)寻找位移变幅的中轴线。
高5%左右,支撑架反力增加10%左右,处在结构安
3.1.3使用状态下轨道变形
全范圃之内。
从闭合到完全开启共选取闭合、1.904度、
(2)巨拱卸载稳定性分析。本工程巨拱合拢后
3.808度、5.712度、7.616度、9.52度(完全开启)到拉索预紧之间的施工方案和结构安全性是施工的
六种状态进行计算,计算工况:恒载+预应力、恒载关键。拉索安装前卸载,独立的巨拱受力与变形均
+预应力+升温、恒载+预应力+降温。找出固定较大;将两边拉索挂索预紧后再卸载,又会增大支撑
屋盖与活动屋盖的各台车点在开闭过程中的变形轨架和提升架的受力,施工成本相应增加。考虑到巨
迹线,两者轨迹线的中心线作为轨道变形轨迹线。拱本身是倾斜的,提出了单侧拉索预紧后巨拱提升
(1)通过轨道梁后裝消除部分固定、活动屋盖架在卸载的方案。
自重与部分预应力产生的变形差。适应性措施施加
对巨拱分拉索安装前卸载与单侧预紧后卸载两
后的变形轨迹线(最大变形差55mm)。
种施工情况进行了各种工况分析
(2)在轨道安装时对轨道变幅中轴线偏离较大部
通过对两种情况在自重标准值作用下的静力分
分进行施工预偏,对A轨道距离中线15.88m,长29.4析、特征值屈曲分析、几何非线性屈曲分析等,得出
m段进行圆弧预偏,最大预偏距离19mm,对B轨道中结论:在预紧一侧拉索(与巨拱倾斜方向相反一侧
间总长70.8m段进行圆弧预偏,最大预偏距离38mm。后再卸载提升架,形成索-拱子结构。
轨道圆弧预偏示意图(最大变形差40mm)。
3.2巨拱施工
3.2.1巨拱安装关键技术
(1)提升支架的选择及应用。提升支架选用:
塔架式门架的塔架中心距14m,塔架截面尺寸4m
4m,该塔架广泛用于造船厂大型龙门吊的安装
(曾经提升重量达到5000吨),提升高度为102m,
该塔架的组装采用自爬式安装,在两副塔架上各布
图2独立拱分析模型
置4个350吨液压提升器。
(2)提升过程中伴随巨拱重心位置的变化,空中
倾斜姿态及稳定性平衡状态的保证:第一次提升中
间100m,结构重心在吊点上方,但仍处于两吊点中
间,控制两吊点提升力的比值,能保证结构的稳定性。
3)巨拱对接精度的保证:巨拱结构第一次提
升端头向外变形,第二次提升端头向内变形,且由于
巨拱姿态偏转6.1度,提升过程中,端头有扭转的变
图3单边挂索分析模型
形,为保证巨拱对接精度,在对接时加设支撑架,对
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