国家体育场(鸟巢)工程钢结构支撑塔架设计方案
鸟巢施工方案和技术方案
鸟巢施工方案和技术方案1. 简介鸟巢是2008年北京奥运会主体育场，也是世界上最大的钢结构球体建筑。
本文档将介绍鸟巢的施工方案和技术方案。
2. 施工方案2.1 地基处理鸟巢位于北京市朝阳区，地基是由填方和灌浆处理组成。
首先进行土方开挖，将原有土壤挖取，并在挖掘面进行均匀压实。
然后进行灌浆处理，通过注入高强度水泥灌浆，增加地基的稳定性和承载能力。
2.2 钢结构施工鸟巢采用了大量的钢结构，施工过程中需要架设大型脚手架和钢结构临时支撑，保证施工的安全性和稳定性。
钢结构的安装过程中需要严格按照设计图纸进行，确保各构件的精确度和相互配合的准确性。
2.3 竣工装饰施工完成后，鸟巢的外立面进行了特殊的装饰。
采用了金属网片和玻璃幕墙的组合，使得鸟巢外观独特而美观。
此外，鸟巢的内部也进行了装饰，包括座椅、场馆灯光等设施的安装。
3. 技术方案3.1 结构设计鸟巢的结构设计采用了先进的计算机辅助设计技术。
通过有限元分析和结构抗震性能模拟，确保鸟巢的整体结构稳定和安全。
在设计过程中，还考虑了不同荷载情况下的应力分布和变形情况，以确保结构性能满足设计要求。
3.2 建筑材料选用鸟巢选用了高强度钢材作为主要结构材料，具有较高的强度和抗震性能。
此外，鸟巢的外装饰材料采用了耐候钢板和钛合金，具有良好的防腐性能和耐久性。
3.3 施工技术创新在鸟巢的施工过程中，采用了一系列先进的施工技术。
例如，钢结构的安装采用了大吨位吊装技术，提高了施工效率和安全性。
同时，施工过程中还采用了无人机巡检、卫星定位等技术，提高了施工质量控制和进度管理的效果。
4. 总结鸟巢作为世界上最大的钢结构球体建筑，其施工方案和技术方案都体现了现代建筑工程的先进性和创新性。
通过合理的施工方案和优秀的技术方案，鸟巢成功完成了北京奥运会的举办，成为了北京的地标性建筑。
以上为鸟巢施工方案和技术方案的简要介绍，希望能对读者对鸟巢的建设过程有所了解。
如果需要更详细的信息，可以参考相关文献或咨询专业人士。
国家体育场鸟巢立面次结构及钢梯安装方案
国家体育场鸟巢立面次结构及钢梯安装方案国家体育场鸟巢是中国北京2008年奥运会的主体育场馆，也是一座标志性建筑。
本文将介绍国家体育场鸟巢立面次结构及钢梯安装方案。
一、鸟巢立面次结构鸟巢立面次结构主要由钢结构组成，其基本组成结构包括竖向拉杆系统、水平主梁系统和排水系统。
竖向拉杆系统：竖向拉杆系统是鸟巢立面次结构的主要支撑系统，共有24个支撑点分布在鸟巢外壳的主横梁下方。
拉杆采用了高强度钢材，直径为145毫米，采用了两条拉杆交叉操作，用于支撑鸟巢外壳，并传递竖向荷载。
水平主梁系统：水平主梁系统是组成鸟巢立面次结构的另一个重要组成部分，它由约48根半径为38毫米的主梁组成，主梁之间相连成网格状结构。
水平主梁系统承载鸟巢外壳竖向风荷载的同时，也能承载由鸟巢悬臂板传递下来的横向荷载，并将荷载传递到竖向拉杆系统中。
排水系统：排水系统是鸟巢立面次结构最终完善和保证使用寿命的关键部分，它主要由双排水槽和水口组成，排水槽沿主横梁位置相对较高的一侧设置。
双排水槽的作用是收集从鸟巢外壳顶部流下的雨水，将其引导到排水口进行排除。
二、钢梯安装方案在鸟巢立面次结构内设置了大量的钢梯，以方便维修人员进行日常维护和检查。
钢梯一般设置在主横梁的两侧，呈环状分布，每个环上约有20多级钢梯，高度达到了70多米。
钢梯的安装是个十分艰巨的工程，需要经过详细的规划和安排，下面是具体的安装方案：1. 钢梯部件制造首先需要在制造厂进行生产和制造，制造完成后进行运输，并进行检验。
2. 安装钢梯导轨在竖向拉杆系统上，首先需要安装钢梯导轨，用以支撑钢梯并保证其稳定性。
3. 安装，连接钢梯脚手架安装好钢梯导轨后，需要搭建支撑钢梯的脚手架，脚手架需要牢固可靠，能够承受钢梯的重量和人员的重量。
4. 安装钢梯安装好脚手架之后，需要通过吊车将钢梯逐一安装到导轨上，整个钢梯的安装过程需要根据方案设计和操作流程进行严格把控，确保安全和质量。
5. 安装钢梯防护设施为了保证维修人员的安全，需要在钢梯上设置防护设施，例如护栏、安全锁等，确保人员在工作过程中不会发生意外。
鸟巢的施工方案
鸟巢的施工方案1. 简介鸟巢是北京奥运会的主要场馆之一，设计师被要求设计一个能容纳8万多名观众的体育场。
本文将介绍鸟巢的施工方案，包括工程规模、施工流程、材料选择以及安全管理等方面的内容。
2. 工程规模鸟巢的总楼面面积约为258,000平方米，总高度为69.2米。
由于体育场的特殊要求，建筑师设计了一个梁柱结构，以确保大范围的无遮挡视线。
主体结构由大量的钢结构和混凝土组成，其中大梁的跨度可达到80米。
3. 施工流程施工方案分为以下几个主要步骤：3.1 地基处理在施工之前，首先需要对场地进行地基处理。
这包括将地表土壤清理干净，并进行必要的夯实处理，以确保地基坚固可靠。
3.2 基础施工基础施工包括基坑开挖、地下管道布置以及混凝土浇筑等工作。
这一阶段的关键是确保基础的平整度和承重能力，以支撑整个建筑物的重量。
3.3 结构施工在基础完成后，施工队将开始进行结构的组装工作。
钢结构是鸟巢的主要承重结构，需要采用起重机进行吊装和组装。
在组装过程中，必须保证每个连接点的准确性和稳定性。
3.4 外部装饰当主体结构完成后，施工队将进行外部装饰的工作。
这包括安装外墙材料、玻璃幕墙以及屋顶覆盖材料等。
在此阶段，精细的安装和施工技术至关重要，以确保外观的美观和安全。
3.5 内部设施最后，内部设施的安装将开始进行。
这包括观众席、赛事设备、音响设备以及照明设备等。
施工队需要与相关部门密切合作，确保这些设施按照规定的标准进行安装。
4. 材料选择鸟巢作为一座大型体育场，材料的选择非常重要。
以下是鸟巢建造中常用的材料：•钢结构：由于需要大跨度的空间，钢结构是鸟巢的主要材料。
它具有高强度、耐腐蚀等优点，能够满足建筑的承重要求。
•混凝土：混凝土是建筑中常用的材料，结合钢筋使用可以增加结构的强度和稳定性。
•玻璃幕墙：作为外部装饰和采光的一部分，玻璃幕墙具有优美的外观和良好的透光性。
•各类功能设备：包括观众席、音响设备、照明设备等。
这些设备需要根据功能要求选择合适的材料。
国家体育场-鸟巢立面次结构及钢梯安装方案
目录1、编制依据 (5)1.1设计文件 (5)1.2规范、规程及标准 (5)1.3其它 (6)2、工程概况 (7)2.1工程简介 (7)2.2工程特点、难点 (8)2.2.1工程特点 (8)2.2.2工程难点 (8)3、施工部署 (11)3.1施工区域划分 (11)3.2施工组织 (11)3.2.1总包钢结构组织管理体系 (12)3.2.2专业项目部管理组织机构 (13)3.3施工总体程序 (14)3.4施工方法选择 (16)3.5施工进度计划 (16)3.6主要资源计划 (17)3.6.1主要机械设备配置 (17)3.6.2其他辅助机具表 (17)3.6.3劳动力需求 (18)3.6.4测量和监测设备器具配置 (18)4、施工准备 (19)4.1技术准备 (19)4.2现场准备 (19)4.2.1施工总平面布置 (20)4.2.2场区交通组织 (20)4.2.3施工临时用电计划 (20)4.3劳动力准备 (21)4.4机具准备 (22)4.5材料准备 (22)5、施工工艺 (23)5.1立面次结构吊装工艺 (23)5.1.1立面次结构吊装分段 (23)5.1.2吊机选用 (36)5.1.3吊装索具选用 (36)5.1.4安装顺序与工艺流程 (37)5.1.5立面次结构安装工艺措施 (37)5.1.6安装质量控制点 (38)5.2立面钢楼梯吊装工艺 (39)5.2.1 立面钢楼梯安装分段 (39)5.2.2 吊机选用 (41)5.2.3 吊装索具选用 (42)5.2.4 安装顺序与工艺流程 (42)5.2.5 钢楼梯安装工艺措施 (43)5.2.6 安装质量控制点 (43)6、季节性施工措施 (45)6.1雨季施工措施 (45)6.2冬季施工措施 (46)7、技术质量保证措施 (47)7.1质量保证体系 (47)7.2质量保证措施 (48)7.2.1施工过程中的质量控制 (48)7.2.2构件安装的质量控制 (48)7.2.3现场焊接质量控制 (49)7.3质量控制流程 (49)7.3.1安装质量控制程序 (49)7.3.2焊接质量控制程序 (51)8、安全管理措施 (52)8.1安全文明管理保证体系 (52)8.2安全保证措施 (53)8.3安全技术措施 (53)8.3.1构件的吊装作业 (53)8.3.2多点、面高空焊接 (54)8.3.3高空构件的稳定 (54)8.3.4高空操作平台和上下通道的设置 (54)9、附件 (55)1、编制依据1.1设计文件《国家体育场工程钢结构设计施工图》1.2规范、规程及标准1.3其它2、工程概况2.1工程简介国家体育场位于北京市城府路南侧，奥林匹克公园中心区内，是北京2008年奥运会的主体育场。
国家体育场-鸟巢立面次结构及钢梯安装方案
目录、编制依据设计文件规范、规程及标准其它主要资源计划主要机械设备配置其他辅助机具表劳动力需求测量和监测设备器具配置、施工准备技术准备现场准备施工总平面布置立面钢楼梯吊装工艺立面钢楼梯安装分段吊机选用吊装索具选用安装顺序与工艺流程钢楼梯安装工艺措施安装质量控制点、季节性施工措施雨季施工措施安全技术措施构件的吊装作业多点、面高空焊接高空构件的稳定高空操作平台和上下通道的设置、附件、编制依据设计文件其它的踏步板组成钢楼梯。
楼梯柱、排水柱及立面次结构下端于埋入钢筋混凝土承台内的柱脚连接，并将荷载传至基础。
工程特点、难点工程特点（）节点复杂对口精度要求高由于本工程中的构件均为箱型断面杆件，所以，无论是次结构之间，还是主工程难点（）工程组织难度大立面次结构吊装时，土建施工还未结束，主结构施工正在进行，现场组装大面积开展，故存在多方施工交叉作业现象。
加之，现场场地狭小，施工场地布置、构件运输及吊机行走路线等受到很大限制。
同时，本工程结构复杂，各吊装分段之间相互关联，必须按一定顺序进行组装、吊装。
各施工方需合理协调、统筹管理，工程组织难度大。
（）吊装难度大由于立面次结构的分段口均为箱型断面，分段吊装时存在多个管口对接的问在自重及施工荷载作用下也会产生变形，加之，结构形体复杂，为箱型断面构件，位置和方向性均极强，安装精度受现场环境、温度变化等多方面的影响，安装精度极难控制，施工难度大。
施工时必须采取必要的措施，提前考虑好如何对安装误差进行调整和消除，如何进行测量和监控，使变形在受控状态下完成，以保证整体造型和施工质量。
（）质量要求高，施工难度大本工程无论是外观质量，如外形尺寸、焊缝外观，还是内在质量，如焊缝质量等级、焊接残余应力等，都要求相当高，而现场施工条件差，这无疑加大了施工难度。
图钢结构施工分区图根据总体安装思路，每个施工区域选用台履带吊随桁架柱的安装顺序进行立面次结构及钢梯的吊装。
施工组织国家体育场钢屋盖结构复杂，造型新颖，举世瞩目，施工难度极大，作为体育场工程的核心，钢结构工程是整个体育场工程的重中之重，体育场工程的总体对钢结构各分工单位的管理和钢结构施工过程的宏观管理。
国家体育场-鸟巢主结构安装方案
1编制依据1.1规范、规程及标准1.2施工图纸及有关文件《国家体育场钢结构设计施工图》2004年12月审查通过的《国家体育场工程施工组织设计》1.3其它2工程概况2.1工程简介国家体育场位于北京市城府路南侧，奥林匹克公园中心区内，是北京2008年奥运会的主体育场。
建筑顶面呈马鞍型，长轴为332.3m，短轴为297.3m，最高点高度为68.5m，最低高度为40.1m。
屋盖中间开洞长度为185.3m，宽度为127.5m。
主桁架围绕屋盖中间的开口放射型布置，与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。
大跨度屋盖支撑在周边的24根桁架柱之上，主桁架尽可能直通或接近直通，并在中部形成由分段直线构成的内环洞口。
为了避免出现过于复杂的节点，4榀主桁架在内环附近截断。
用分段直线代替主桁架空间弯扭曲线弦杆，减少构件的加工难度。
将腹杆倾斜角度控制在60°左右，网格大小尽量均匀，上下弦节点对齐，具有较好的对称性。
桁架柱、弦杆与腹杆形成完整的桁架，腹杆主要连接于外柱与立面次结构的交点。
腹杆轴线与内外柱轴线在同一平面内，腹杆宽度为1200mm，与菱形内柱同宽。
在屋盖上弦采用膜结构作为屋面围护结构，屋盖下弦采用声学吊顶。
主场看台部分采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。
屋盖主结构的杆件均为箱型构件，其中，主桁架断面高度为12m，上弦杆截面为1200mm×1200mm～1000mmX1000mm，下弦杆截面为1000mm×1200mm～800mmX800mm，腹杆截面基本为600mmX600mm，主桁架沿洞口斜角交叉布置。
桁架柱为三角形格构柱，，每根格构柱由两根1200mmX1200mm箱型外柱和一根1200mm×1200mm菱形内柱组成，腹杆截面为1000mm×1200mm。
桁架柱上端大、下端小，上端与主桁架相连，下端埋入钢筋混凝土承台内，并将屋盖荷载传至基础。
国家体育场-鸟巢主结构安装方案
1安全性23□对信息系统安全性的威胁4任一系统，不管它是手工的还是采用计算机的，都有其弱点。
所以不但在信息系统这一级而且在计算中心这一级(如果适用，也包括远程设备)都要审定并提出安全性的问题。
靠识别系统的弱点来减少侵犯安全性的危险，以及采取必要的预防措施来提供满意的安全水平，这是用户和信息服务管理部门可做得到的。
5管理部门应该特别努力地去发现那些由计算机罪犯对计算中心和信息系统的安全所造成的威胁。
白领阶层的犯罪行为是客观存在的，而且存在于某些最不可能被发觉的地方。
这是老练的罪犯所从事的需要专门技术的犯罪行为，而且这种犯罪行为之多比我们想象的还要普遍。
6多数公司所存在的犯罪行为是从来不会被发觉的。
关于利用计算机进行犯罪的任何统计资料仅仅反映了那些公开报道的犯罪行为。
系统开发审查、工作审查和应用审查都能用来使这种威胁减到最小。
7□计算中心的安全性8计算中心在下列方面存在弱点：9 1.硬件。
如果硬件失效，则系统也就失效。
硬件出现一定的故障是无法避免的，但是预防性维护和提供物质上的安全预防措施，来防止未经批准人员使用机器可使这种硬件失效的威胁减到最小。
10 2.软件。
软件能够被修改，因而可能损害公司的利益。
严密地控制软件和软件资料将减少任何越权修改软件的可能性。
但是，信息服务管理人员必须认识到由内部工作人员进行修改软件的可能性。
银行的程序员可能通过修改程序，从自己的帐户中取款时漏记帐或者把别的帐户中的少量存款存到自己的帐户上，这已经是众所周知的了。
其它行业里的另外一些大胆的程序员同样会挖空心思去作案。
11 3.文件和数据库。
公司数据库是信息资源管理的原始材料。
在某些情况下，这些文件和数据库可以说是公司的命根子。
例如，有多少公司能经受得起丢失他们的收帐文件呢?大多数机构都具有后备措施，这些后备措施可以保证，如果正在工作的公司数据库被破坏，则能重新激活该数据库，使其继续工作。
某些文件具有一定的价值并能出售。
国家体育场-鸟巢主结构模板方案
2．3施工区域划分
根据总承包部的安排，一公司施工范围为77~112（1）轴；四公司施工范围为36~77轴；中信集团施工范围为1~36轴。
2．4主要结构参数
层数
构件名称
690
1035
4-5
4-5-1
590
886
50
7
4-5-2
610
915
4-6
4-6-1
605
908
50
7
4-6-2
648
972
6层
4-1
4-1-1
500
750
40
7
4-1-2
528
792
4-2
4-2-1
490
735
30
7
4-3
4-3-1
491
737
30
7
4-4
4-4-1
497
746
40
7
4-4-2
525
－
－
水平仪、尺量
4
截面尺寸
±2
±2
±3
±5
尺量
5
表面平整度
2
2
3
4
2m靠尺、塞尺
6
角线顺直度
2
2
3
4
拉线、尺量
7
保护层厚度
＋3，－1
5.模板及支撑体系选型
5．1选型依据：各部位构件混凝土质量要求
清水混凝土工程表观质量控制标准
项次
项目
允许偏差（mm）
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国家体育场(鸟巢)工程钢结构支撑塔架设计封叶剑曹峰崔明芝魏义进摘要:本文主要是对国家体育场主桁架安装过程中所使用的支撑塔架的设计过程进行介绍,并对支撑塔架卸载过程中监测到的支撑塔架应力情况进行分析,从而总结出大吨位支撑体系设计时应注意的问题。
关键词:支撑塔架、抗侧力体系、空间排架、格构式柱、应力比国家体育场为20XX年北京奥运会的主体育场,建筑顶面呈马鞍型,大跨度屋盖支撑于周边24根桁架柱上。
主桁架围绕屋盖中间开口呈放射形布置,与桁架柱、顶面及立面次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。
主桁架尽可能直通或接近直通,并在中部形成由分段直线构成的内环,构件截面均为箱形截面,其空间位置复杂多变,形体宏大、美观。
1．支撑布置及设计技术条件国家体育场屋盖钢结构属大跨度空间巨型桁架结构,构架自重产生的内力所占比例较大。
根据钢结构安装施工组织设计,钢结构总体安装采用分段吊装高空对接的方法(也简称散装法)施工,在结构施工过程中设置了78个支撑点,支撑点设置在主桁架下弦交叉节点的位置,如下图所示。
支撑塔架设计的技术条件来源于支撑卸载分析的结果,它给出了整体、分级同步的卸载过程中,各个支撑点在各个卸载子步的反力情况。
统计其中每个点在所有步骤中的最大反力就是施加在支撑塔架上的使用荷载。
同时,在桁架的安装过程中,虽然支撑塔架所受的竖向力没有在卸载过程中相应支撑点最大反力大,但先内环、后外环的安装顺序使得施工过程主桁架独立承受的风荷载很大,并作为一个水平集中荷载施加在塔架的柱顶。
因此,主桁架在安装过程中所受的风荷载也是支撑塔架受力分析的一个控制工况。
国家体育场的建筑顶面呈双曲马鞍形,最高点高度为69.1m,最低点高度为40.7m。
这样的屋盖外形也决定其安装过程中的支撑塔架的顶面整体外形也呈马鞍形、塔架高,这是支撑设计的又一技术条件。
2．体系选型支撑塔架的柱身选用3×3m格构柱,为提高支撑塔架的整体刚度和稳定性,在支撑塔架的顶部设置水平支撑体系,支撑体系仍采用格构式桁架结构。
为提高水平支撑体系的抗扭刚度,在其角部区域设置隅撑,支撑塔架的柱脚与基础采用刚接。
根据主结构的安装方案,将整体支撑塔架分成四大块,长短轴各两个区块,并将这四区块所有支撑塔架连成整体。
这个方案符合主桁架安装、形成自受力体系的过程,方案如下图所示:2．1 支撑塔架和柱顶系杆桁架为方便现场加工、制作和安装,提高其经济性,支撑塔架和柱顶系杆桁架的设计均采用标准段模数化的方式。
支撑塔架的柱肢采用螺旋焊管,水平腹杆采用双角钢十字形布置。
为节约钢材支撑塔架的斜腹杆采用X形交叉体系腹杆,设计时只考虑其受拉不考虑其受压,其截面型式采用角钢。
为提高支撑塔架的柱身的抗扭刚度,在每节标准段的两端和中间区域设置交叉横隔,交叉横隔的截面采用角钢。
柱顶系杆桁架的设计方式与支撑塔架基本相同。
2．2 抗侧力体系的形成本支撑塔架主要考虑的水平侧力为风荷载。
除支撑塔架自身及柱顶系杆桁架需抵抗风荷载外,主要考虑支撑于塔架塔身上的主桁架受风作用。
主桁架轴线高12m,上、下弦杆多为1000×1000mm的箱形梁,腹杆为600×600mm的箱形梁。
主桁架受风面大,处在高空,受风作用敏感。
为增强各支撑塔架整体协同抗风的能力,在各支撑塔架顶部设置格构式柱顶系杆作为水平支撑体系。
另外,为提高整体结构柱顶平面支撑系统的抗扭刚度,在角部区域设置隅撑。
计算分析表明,上述结构的整体工作接近于空间排架结构,支撑塔架的受力与悬臂柱类似,为提高整体结构的抗侧能力,单方面增加支撑塔架强度和刚度是远远不够的,也是极不经济的,因此,为传递侧向风载,需进一步采取其他措施,形成整体结构的抗力体系。
根据现场条件,施工时可在中圈和外圈的支撑塔架顶部设置双向缆风用以传递屋盖主桁架所受风载,内圈支撑塔架所受屋盖主桁架的风载由整体结构传递,此为方案一。
另外,根据现场条件在支撑塔架的部分位置与主体看台结构进行连接,借主体看台结构的水平刚度提高支撑塔架的整体抗侧能力,此为方案二。
具体实施时也可将两方案结合起来,增加额外的安全储备。
3．设计计算报告综上所述,上述整体结构中,支撑塔架柱的计算和设计是关键中的关键,为此计算时采取两种计算方案。
方案一,支撑塔架作为单根悬臂柱进行计算分析,作为强化支撑塔架设计的手段。
方案二,按上述两种抗侧力体系进行有限元的整体计算分析。
3．1 支撑塔架按单根悬臂柱的计算分析3．1．1 荷载工况根据对支撑设计技术条件的分析,支撑设计、分析主要分两个施工阶段来考虑:主桁架安装阶段、主桁架合拢后的卸载阶段,两个阶段的控制荷载各不相同。
考虑到支撑塔架实际工作中的复杂性,偏安全考虑计算模型选用单根悬臂格构柱模式,其余部分的构造措施作为整体支撑塔架系统的附加安全储备。
支撑塔架为四肢组合格构式柱,截面尺寸为3m×3m,柱高为48.380m。
(1)竖向荷载作用于支撑塔架柱顶的最大垂直荷载设计值P:3000.0kN(取安装过程和卸载阶段各步骤中的最大值),作用点沿格构柱对角线方向距中心最大偏心距为539mm,按活荷载考虑。
设计时考虑由施工过程中实际位置的偏差,偏心距增加±10%。
支撑塔架自重力设计值D:580.420XX(2)温度荷载由于支撑塔架体系不是温度敏感结构,塔架设计不考虑温度效应；(3)地震荷载由于施工过程持续的时间短暂,故支撑塔架设计不考虑地震作用；方案一:缆风抗侧力体系,计算时外圈和中圈主桁架所受风载由缆风绳承受,内圈由支撑塔架整体体系承受。
方案二:借助看台抗侧力体系,根据现场条件在支撑塔架的部分位置与主体看台结构进行连接,提高支撑塔架的整体抗侧力能力。
外圈、中圈及内圈主桁架所受风载均由支撑塔架整体体系传递至塔基和看台。
(2)方案一计算分析分析计算结果,可以得出以下结论:整体塔架结构是安全的,其主体重要杆件材料应力比约为50%~70%(图中0.5处所示),局部次要杆件材料应力比约为70%~90%(图中0.7处所示),少部分杆件材料应力比超过90%(图中0.9处所示)。
其中超应力比部分的杆件主要是支撑塔架和柱顶系杆X型交叉腹杆,按结构退化理论,受压的斜腹杆在其压应力达到临界应力后退出工作,剩余水平力由拉杆继续承受。
根据上述MODE—A区杆件材料应力比的情况,不但说明塔架整体结构是安全的,同时也说明了其设计的经济合理性。
安装阶段和卸载阶段其水平变位的规律基本相同,但安装阶段的变位相对较大,究其原因,卸载阶段屋盖钢构已形成整体结构,其本身已具有抗风能力,主桁架的风载不再由支撑塔架承受和传递。
安装阶段柱顶X向水平最大变位约为33.4mm,Y 向水平最大变位约为33.7mm,约为支撑塔架高度1/1436,符合设计预期要求。
这里需要说明的是在实际的结构中,实际变形要比计算值大。
原因之一,计算时柱脚按三向约束固定铰接考虑,而实际上柱脚与塔基部分通过螺栓连接,部分通过预埋件的锚筋与塔基连接,此两者的截面与柱脚截面相比小得很多,柱脚与塔基连接实际上为弹性约束,因此柱顶实际位移较计算值会有所增大。
原因之二,支撑塔架和柱顶系杆X型交叉腹杆中受压的斜腹杆在其压应力达到临界应力后退出工作,也会使柱顶实际位移较计算值会有所增大。
另外,X向和Y向得水平变位基本相同,说明支撑塔架和柱顶系杆形成的整体结构的框架作用并不明显,支撑塔架在两个方向的受力更接近于悬臂柱的工作方式,结构的整体工作更接近于空间排架结构。
杆件轴力表明,安装阶段轴力的变化梯度相对较大,局部支撑塔架柱肢有拉力出现,究其原因,一方面安装阶段主桁架的风载需由支撑塔架承受和传递,另一方面卸载阶段竖向轴力也相对较大。
另外,计算结果也表明支撑塔架柱顶系杆的弦杆轴力很小,这就从另一方面说明支撑塔架和柱顶系杆形成的整体结构的框架作用并不明显。
究其根本的原因在于设计时柱顶系杆的弦杆截面相对较小,在柱顶节点区域的弯矩分配中分得弯矩也小许多,整体框架结构更类似于排架结构进行工作。
综上所述,柱脚的设计和计算显得格外重要。
抗拔验算时,竖向荷载偏安全考虑按900kN取值,即竖向荷载中的D3工况,荷载分向系数按1.0取值。
柱脚最大抗拔力为715kN,柱脚最大压力为1380kN,据此可对现有柱脚的埋件和地脚螺栓进行强度复核和加固处理。
(3)方案二计算结果(4)方案二计算分析分析计算结果,可以得出以下结论:整体塔架结构是安全的,其杆件材料应力比的规律与方案一基本相似的。
安装阶段和卸载阶段其水平变位与方案一有所不同,其主要特点是外圈支撑塔架柱顶变位较为集中。
安装阶段柱顶X向水平最大变位约为32.2mm,Y向水平最大变位约为35.2mm,约为支撑塔架高度1/1374。
杆件轴力表明,外圈支撑塔架轴力分布的规律变化较大,其原因在于外圈支撑塔架与看台连接后形成新的水平荷载传递途径,其柱肢轴力出现拉压变换现象,伴有反弯点出现。
柱脚最大抗拔力为747kN,柱脚最大压力为1479kN。
据此可对现有柱脚的埋件和地脚螺栓进行强度复核和加固处理。
3．3 方案二增加的水平约束支座反力分析设计时,在标高为16.400m处的外圈4个支撑塔架格构柱的分肢与看台连接位置设置X、Y两个方向的水平约束。
分别取抗拔验算荷载组合X、Y两个方向(COM5和COM6)的荷载作用下的支座反力进行分析:通过比较分析,可得出如下结论:(1)抗拔验算X正向荷载组合(COM5)作用下新增支座的反力占全部支座反力的比值-4037.7-4681.7×100%=86.2%,增加的支座承受和传递了大部分的水平荷载,新增支座得效用较高；(2)抗拔验算Y正向荷载组合(COM6)作用下新增支座的反力占全部支座反力的比值-2629.9-3878.3×100%=67.8%,增加的支座在Y方向承受和传递得水平力的效用相对于X方向的效率较低,其原因在于增加的水平约束处于外圈支撑塔架,而外圈支撑塔架位于支撑塔架区块的边缘。
4．支撑典型部位设计图4．1 支撑标准节设计图由于外圈、中圈的支撑塔架柱肢采用D529×12钢管,支撑标准节共分三种:内圈12m长D609×12,中圈12m长D529×12,外圈6m长D529×12,在此仅介绍D609×12标准节塔架,其他作法类似。
12m塔架柱肢两头钢管对接采用法兰连接,接头根据等强原则设计,采用20XX2高强螺栓连接,每间隔两颗法兰螺栓设置一块节点加劲板。
为增强其惯性矩,水平、交叉腹杆采用L125×8的双角钢,且呈十字布置,标准节两端设置交叉横隔(见3—3)。
为减少水平腹杆与斜腹杆相交处节点板大小,腹杆相交点往内偏心150mm。
4．2 支撑柱头设计图在支撑卸载过程,支撑点的单点受力较大,最大达300t。