国家体育场钢结构支撑卸载分析

国家体育场钢结构支撑卸载分析邱德隆 李久林 杨俊峰 高树栋 范重 魏义进提 要：本文依据国家体育场主体钢结构安装方法—分段吊装高空组拼方法(简称散装法)，同时根据支撑卸载点多、分布范围广等实际情况出发，从钢结构支撑卸载过程的支撑反力分析入手，运用有限元软件 ANSYS 详细对比计算分析了大跨度马鞍形空间钢结构屋面支撑的卸载顺序和卸载步骤，择优确定了分阶段整体分级同步卸载的原则和具体的卸载步骤。通过对每一步骤卸载反力计算和卸载过程中可能出现的支撑失效分析，给出了支撑卸载反力结果，为钢结构支撑塔架的选型及设计提供依据，也期望对类似工程的卸载施工提供参考。关键词：主体钢结构、支撑卸载、卸载反力、卸载步骤1 工程概况国家体育场钢结构工程由 24 榀拉通或基本拉通的门式刚架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成，交叉布置的主结构与屋面、立面的次结构一起编织成“鸟巢”的造型。所有钢结构构件形成结构及建筑外形，如图 1-1 所示。钢结构屋面呈双曲面马鞍型，最高点高度为 68.5 米，最低点高度为 40.1 米；平面上呈椭圆形，长轴最大尺寸约 333 米、短轴最大尺寸约 296 米；屋盖中部的开口内环呈椭圆型，长轴约 190 米，短轴约为 124 米；大跨度屋盖支撑在 24根桁架柱之上，柱距为 37.958 米。屋面主桁架矢高 12.000m，上弦杆截面基本为 1000mm×1000mm，下弦杆截面基本为 800mm×800mm，腹杆截面基本为 600mm×600mm；屋面钢结构总重量约14000 吨，竖向荷载通过 24 根组合钢结构柱传递至基础。2 安装方法及支撑点的选择2.1 安装方法由于国家体育场钢结构为特大型大跨度空间结构，构件自重产生的内力所占比例较大，钢结构安装方法和顺序对结构构件在重力荷载作用下的内力将产生明显影响；同时钢结构安装方法和施工顺序对协调钢结构施工与混凝土结构施工的关系，对保证混凝土看台连续施工、钢结构的顺利安装、室内装修工程及机电设备工程及时插入以及外围基座尽早施工具有重大的意义。通常，大跨度钢结构的安装方案有整体提升、滑移、分段吊装高空组拼方法(简称散装法)和局部整体提升等方式。同样，国家体育场钢结构安装方案的选择过程中对比考虑了上述四种方式。针对国家体育场项目的具体情况，以及钢结构工程及其与其它分部工程之间的时间和空间关系，为了满足国家体育场工程总工期的要求，根据施工总部署，国家体育场看台混凝土结构先行施工，钢结构随后进行施工[1]。由于采纳整...