国家体育场钢结构-"鸟巢"的安装与合拢控制

钢结构的合拢施工是整个钢结构安装过程中的一道重要工序,尤其是特大型异形钢结构。针对国家体育场钢结构的特点,从合拢的概念到具体要求,介绍了"鸟巢"结构合拢断面的选择、合拢温度的监测、合拢口的做法以及合拢的具体实施等施工技术措施。其中钢结构本体温度监测、合拢口的做法是合拢施工的核心环节,温度监测结果是决定合拢是否实施的依据。实践表明,国家体育场钢结构的合拢实施满足设计和相关规范的要求。     

国家体育场钢结构合拢施工技术研究

本文从合拢难点及对策、合拢断面选择、合拢顺序、合拢温度监测及合拢工艺等方面对国家体育场钢结构工程合拢施工技术进行了深入研究,总结出国家体育场钢结构合拢施工的成套技术成果,期望对今后类似工程施工提供有益的参考。     

大跨空间结构温度效应分析与合拢温度研究

温度对建筑结构的影响主要体现在应力和变形两方面。对于大跨度空间钢结构,由于结构形式复杂,合拢过程周期较长,结构共同受力、协调变形的过程要比其他结构复杂得多,所以在设计和施工中应予以重视。结合世界大学生运动会主体育场结构工程,对温度作用进行理论计算和模拟分析,明确提出计算大跨度空间结构合拢的温度差值,并将部分理论计算结果同实际监测结果进行对比,验证了温度应力有限元模拟方法的正确性。利用有限单元法计算合拢杆件在不同时段的温度应力,从而确定体育场结构适宜的合拢时段,并在此基础上给出一些关于合拢施工的建议和意见,为大跨度空间钢结构的合拢施工提供参考。     

大跨度复杂钢结构温度效应及合拢温度研究

结合天津市于家堡交通枢纽站房钢结构,根据对温度荷载敏感度的不同,将主体结构分为底环梁与上部网壳两部分,分别研究了两者最大应力随温差的变化关系.结合实测数据及安装顺序,估算了各构件安装温度,对比研究了构件安装温度对其应力计算结果的影响.结合本工程支座构造形式及力学特征,利用ANSYS有限元软件的非线性弹簧单元对支座进行模拟.研究了极端环境下,主体结构最大应力随不同合拢温度的变化趋势,得到了各支座反力随温差的变化趋势.最后综合考虑底环梁应力、位移及上部网壳最大应力等方面因素,得出了结构的最佳合拢温度.     

国家体育场大跨度钢结构罕遇地震性能分析

采用杆端塑性铰模型、动力弹塑性分析法和静力弹塑性分析法对国家体育场大跨度钢结构罕遇地震作用下的性能进行了分析。三维动力弹塑性分析的输入包括4组地震记录和1组人工地震波;静力弹塑性分析包括单向、双向和三向推覆共12种工况。结果表明,罕遇地震作用下,国家体育场大跨度钢结构最大位移小于其限值;主结构的塑性铰主要出现在桁架柱,数量很少,且屈服程度较轻;次结构的塑性铰数量少,极少数铰的强度下降至残余强度;结构的整体刚度没有下降,承载能力未达到最大。国家体育场大跨度钢结构设计达到了预定的抗震设防性能目标。对静力和动力弹塑性分析两种方法的结果进行了比较,探讨了静力弹塑性分析合适的加载模式,为大跨度钢结构的静力弹塑性分析提供了参考。     

国家体育场大跨度钢结构温度监测系统研究及其在卸载时的应用

国家体育场是2008年北京第29届奥运会的主体育场,其屋盖钢结构跨度大,覆盖面积也大,受力非常复杂。为了配合钢结构合龙、卸栽和应力监测,专门开发研制了基于无线数据采集与传输的温度监测系统。该系统主要由传感器子系统、无线数据采集与传输子系统和数据管理与分析子系统组成。其最大的特点是不用现场布线,所有指令和采集到的温度数据都通过无线数字信号进行传输,最大限度地降低了监测与现场施工的相互影响。该系统在国家体育场钢结构卸载时的温度场监测中得到有效验证,可推广应用到其他大型钢结构的温度监测。     

国家体育场大跨度钢结构设计与研究

在国家体育场设计中,利用CATIA空间建模软件建立了国家体育场大跨度钢结构精确的三维空间几何模型与计算模型。为了使结构受力合理、减小构件加工制作难度与施工的复杂性,主桁架弦杆在相邻腹杆之间采用直线代替空间曲线构件,桁架柱腹杆尺寸与菱形内柱同宽。对于屋盖肩部的空间扭曲构件,在整体计算模型中用分段折线代替理想曲线,并对每段构件截面的主轴方向进行偏转。屋顶与立面次结构可以有效减小主结构弦杆面外的计算长度,提供ETFE膜结构、下弦声学吊顶与屋面排水系统的支承条件,并形成结构的抗侧力体系。在设计中运用将“死”单元逐次激活的技术,对钢结构在整个施工过程刚度和荷载的变化情况进行模拟。根据风洞试验确定风压分布,提出下风振系数的计算方法,确定大跨度结构的风振下压效应。采用新型国产高强钢材,并根据构件的重要性确定钢材的技术性能要求。在综合考虑工程的重要性、结构受力特点、施工偏差以及工程造价等多种因素的基础上确定构件应力比限值,进     

国家体育场钢结构施工过程模拟分析

简要介绍了在国家体育场设计中确定大跨度钢结构安装方案的原则、临时支撑塔架布置与主要安装步骤,采用逐次“激活”单元技术对钢结构安装过程进行模拟计算。计算分析表明,施工顺序对构件的内力与变形有显著的影响。通过对构件安装顺序的调整,可以达到结构优化、降低用钢量、加快施工进度的目的。对临时支撑塔架反力与钢结构卸载变形量进行了估算,并对安装误差产生的原因、肩部与顶面次结构后装引起结构几何构型的变化情况进行了详细的分析,提出钢结构安装的技术要点。     

国家体育场大跨度钢结构在卸载过程中的应力监测

国家体育场是2008年北京第29届奥运会的主体育场,承担奥运会开、闭幕式以及田径比赛和足球决赛等任务.其屋盖钢结构跨度大,覆盖面积也大,受力非常复杂.在施工过程中,主桁架搁置在78个临时支撑塔架上,整体合龙后要将临时支撑塔架拆除(此过程称为"卸载").由于钢结构重量较大、支撑点数多、单点卸载吨位大,卸载难度非常大.在整个卸载过程中,利用自主研制的基于静态应变无线数据采集与传输的应力监测系统,对钢结构关键构件的应力变化历程进行跟踪监测.结果表明,实测值较好地反映了钢结构在体系转换过程中整体受力的变化,为卸载工作的顺利进行和安全使用提供了技术保障,也验证了首次在该项目上使用的应力监测系统和监测方法的正确性,该系统和方法可推广应用到类似大型结构的施工监测.     

常熟体育场大跨度钢结构顶篷结构设计

常熟体育场顶篷建筑设计新颖独特,给结构设计带来了很多新的课题,如拱脚处支座处水平推力的处理、后部支座布置对结构的影响、特殊体型结构的抗风设计、大跨度空间钢结构设计等。介绍了常熟体育场顶篷设计的风洞试验和上部结构设计等主要内容。     

国家体育场钢结构温度与应力实测及分析

应用自主开发的基于无线传感网络的结构温度与应力实测系统,对国家体育场钢结构各部位的温度与应力进行长期实测。以全年实测数据为依据,分析结构温度分布规律,并根据结构温度场的非均匀性,将温度作用分为均匀温度场作用与非均匀温度场作用,分别详细研究均匀温度场作用与非均匀温度场作用对结构应力变化的影响。研究结果表明：结构不同部位之间存在明显的温差,且构件的温度与周围的气温并不一致;均匀温度场作用下结构产生显著的应力变化,且构件应力与温度的线性相关性较好;在结构的某些部位,非均匀温度场作用所引起的应力变化超过均匀温度场作用所引起的应力变化。     

国家体育馆双向张弦结构预应力施工技术

国家体育馆屋面采用双向张弦网格结构,其预应力施工具有一定的难度。介绍了预应力施工方案及施工前期的一些准备工作,如施工仿真模拟计算、张拉工装的设计。简单介绍了预应力施工监测方案和张拉过程中的同步控制措施,并结合仿真计算结果和现场监测结果,提出了此类结构的预应力施工技术和特点。     

顶部斜拉式大跨多层钢框架结构分析与设计

西交利物浦大学太仓校区教学核心区整体呈圆环形,圆环下部有Y形河流穿过,通过设置抗震缝将三处大跨结构与整体结构分离,避免大跨结构对相邻标准教学区域产生影响.跨河道大跨结构地上3层,结构高度14.96m,结构最大跨度约38.8m.通过借鉴桥梁结构及以往类似项目经验,采用顶部斜拉式大跨多层钢框架结构体系.重点阐述了结构体系选...     

国家体育场钢结构安装方案研究

研究了国家体育场钢结构安装的三种方案:①全部主结构和次结构按照设计位形在临时支撑塔架上安装,然后拆卸支撑塔架,主、次结构同时落架;②主结构和立面次结构按照设计位形在临时支撑塔架上安装,然后拆卸支撑塔架,落架完成后再安装肩部和顶面次结构;③主结构和立面次结构按照设计位形在临时支撑塔架上安装,然后拆卸支撑塔架但保留各支撑5%的待拆量,落架95%后安装肩部和顶面次结构,最后再二次落架。通过施工过程模拟分析,从结构的受力状态转变、从构件加工和制作的难易程度以及从施工周期等三个方面给出了这三种结构安装方案的优点和缺点。     

国家体育场扭曲箱形构件抗弯试验

为研究国家体育场钢结构扭曲箱形构件的抗弯性能,完成了4个1/2.5缩尺试件的往复加载试验,试件的变化参数为壁板宽厚比和箱形截面内的加劲肋间距。试验结果表明,试件的破坏形态为壁板受压局部屈曲导致丧失承载能力,板件宽厚比过大是导致局部屈曲的主要原因。壁板宽厚比为120、加劲肋间距与壁板厚度之比由120减小至80时,试件的初始刚度增加很少,抗弯承载力和变形能力没有增大;壁板宽厚比为80、加劲肋间距与壁板厚度之比由84减小至54时,或加劲肋间距与壁板厚度之比为80、壁板宽厚比由120减小至80时,试件的初始刚度增加,抗弯承载力增大,抗弯性能得到改善。