國家體育場鋼結(jié)構(gòu)支撐卸載分析

1、1國家體育場鋼結(jié)構(gòu)支撐卸載分析邱德隆李久林楊俊峰高樹棟范重魏義進(jìn)提要：本文依據(jù)國家體育場主體鋼結(jié)構(gòu)安裝方法—分段吊裝高空組拼方法(簡稱散裝法)，同時根據(jù)支撐卸載點多、分布范圍廣等實際情況出發(fā)，從鋼結(jié)構(gòu)支撐卸載過程的支撐反力分析入手，運用有限元軟件ANSYS詳細(xì)對比計算分析了大跨度馬鞍形空間鋼結(jié)構(gòu)屋面支撐的卸載順序和卸載步驟，擇優(yōu)確定了分階段整體分級同步卸載的原則和具體的卸載步驟。通過對每一步驟卸載反力計算和卸載過程中可能出現(xiàn)的支撐失效分

2、析，給出了支撐卸載反力結(jié)果，為鋼結(jié)構(gòu)支撐塔架的選型及設(shè)計提供依據(jù)，也期望對類似工程的卸載施工提供參考。關(guān)鍵詞：主體鋼結(jié)構(gòu)、支撐卸載、卸載反力、卸載步驟1工程概況國家體育場鋼結(jié)構(gòu)工程由24榀拉通或基本拉通的門式剛架圍繞著體育場內(nèi)部碗狀看臺區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，交叉布置的主結(jié)構(gòu)與屋面、立面的次結(jié)構(gòu)一起編織成“鳥巢”的造型。所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成結(jié)構(gòu)及建筑外形，如圖11所示。鋼結(jié)構(gòu)屋面呈雙曲面馬鞍型，最高點高度為68.5米，最低點高度為40.1米；平面上呈

3、橢圓形，長軸最大尺寸約333米、短軸最大尺寸約296米；屋蓋中部的開口內(nèi)環(huán)呈橢圓型，長軸約190米，短軸約為124米；大跨度屋蓋支撐在24根桁架柱之上，柱距為37.958米。屋面主桁架矢高12.000m，上弦桿截面基本為1000mm1000mm，下弦桿截面基本為800mm800mm，腹桿截面基本為600mm600mm；屋面鋼結(jié)構(gòu)總重量約14000噸，豎向荷載通過24根組合鋼結(jié)構(gòu)柱傳遞至基礎(chǔ)。2安裝方法及支撐點的選擇2.1安裝方法由于國家

4、體育場鋼結(jié)構(gòu)為特大型大跨度空間結(jié)構(gòu)，構(gòu)件自重產(chǎn)生的內(nèi)力所占比例較大，鋼結(jié)構(gòu)安裝方法和順序?qū)Y(jié)構(gòu)構(gòu)件在重力荷載作用下的內(nèi)力將產(chǎn)生明顯影響；同時鋼結(jié)構(gòu)安裝方法和施工順序?qū)f(xié)調(diào)鋼結(jié)構(gòu)施工與混凝土結(jié)構(gòu)施工的關(guān)系，對保證混凝土看臺連續(xù)施工、鋼結(jié)構(gòu)的順利安裝、室內(nèi)裝修工程及機電設(shè)備工程及時插入以及外圍基座盡早施工具有重大的意義。通常，大跨度鋼結(jié)構(gòu)的安裝方案有整體提升、滑移、分段吊裝高空組拼方法(簡3通過以上兩種支撐點布置方式的比較以及兩種吊裝工況的

5、詳細(xì)計算分析，最終擇優(yōu)確定采用方式二：即78個支撐點，分成三圈：外圈24個、中圈24個、內(nèi)圈30個[2]。3卸載原則根據(jù)2中確定的78個支撐點布置，外圈24個支撐點為主桁架相交的第一個節(jié)點，中圈為主桁架相交的第三個節(jié)點，內(nèi)圈為主桁架相交的五、七（六）個節(jié)點。比較均勻的分布在整個鋼結(jié)構(gòu)屋蓋。同時可以注意到78個支撐點分布范圍較大，間距也較大。對于此類空間大跨度結(jié)構(gòu)，最優(yōu)的卸載方式應(yīng)該為78個支撐整體同步卸載。但是考慮到如此重型的馬鞍形鋼屋