三个大跨度弦支穹顶结构的比较与分析

几个大跨度弦支穹顶结构的比较与分析精

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团JINGGONGSTEELGROUP汇报内容一、弦支穹顶的结构特点二、结构组成对比与分析三、施工方案对比与分析四、小结以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP一、弦支穹顶的结构特点以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP结构特点弦支穹顶结构又称之为索承网壳结构，是传统的单层或双层网壳结构和索穹顶结构结合的衍生物，它综合了单层网壳和索穹顶结构优良性能于一体，是一个由单层或双层网壳代替索穹顶的上层索网后形成的一种新型杂交结构。弦支穹顶结构通过下层索系、上层刚性网壳和竖向撑杆共同工作而承受外部荷载，结构通过对下层索系（径向索和环向索）施加预应力而为结构提供足够的竖向刚度，并在结构内形成水平作用自平衡的结构体系。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP二、结构组成对比与分析以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP典型工程近几年来国内对弦支穹顶结构进行了比较多的理论分析和试验研究，已经建成的弦支穹顶结构也不少，近几年建成的有：武汉体育中心体育馆(115X135m)、济南奥体中心体育馆（122m)、常州体育会展中心体育馆(120X80m)、北京工业大学体育馆（93m）、三亚体育中心体育馆（76m）、安徽大学体育馆(76.2m）等，我有幸参与了其中四个工程的施工。这里将对其中体系、外形、施工方法上均有代表性的三个工程的施工技术做一个简要介绍

。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP安徽大学体育馆钢屋盖平面为边长44m的正六边形，对边距离为76.2m，正六边形柱网外接圆直径为88m，最大挑檐长度6m，屋盖最大高度11.55m；屋盖中央设置边长12m正六边形的采光玻璃天窗。屋盖上层为箱型构件的正交正放网壳（中间采光顶为凯威特型），下层索系为4道环索、6道径索和撑杆组成，六边形的每边设置6个支座，在采光顶的正六边形周围和结构外沿正六边形周围分别各设置了一圈封闭的三管桁架，外沿的封闭桁架。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP安徽大学体育馆斜拉杆撑杆斜脊梁环索边桁架以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP安徽大学体育馆＋＋单层网壳支承索系与撑杆边缘支撑构件以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆体育馆平面为椭圆形，长轴为120米，短轴80米，屋盖矢高23米。沿圆周共设置有24个支座。屋盖上层为凯威特型（K8）与联方型混合布置的圆管网壳。下部的索杆系为，由6道环向索、24道（每道2组）径向索和撑杆构成的Levy索系。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆＋Levy索杆体系单层网壳以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆屋盖平面为直径122m圆，跨度122m，屋盖矢高12.2m；在屋盖中间设2.5m高，直径27.792m的圆形风帽；结构沿圆周均匀设置有36个支座。结构的上部为凯威特型和葵花型内外混合布置的圆管单层网壳，下部索杆体系为3道环索，36道径索和撑杆组成的肋环型布置，设置局部布置构造钢棒。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆径向钢棒构造钢棒环索＋肋环型索系单层网壳以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP三个结构相关数据对比比较内容安徽大学体育馆常州体育馆济南奥体体育馆跨度122m76.2m跨度120mX80m跨度、矢高、

跨度11.55m，矢跨比1:6.6矢高23m，矢跨比1:5.22矢高12.2m，矢跨比1:10矢跨比矢高径向:φ245×8、φ273×16径向主梁750×350×12×16，环向梁300×200×6×8Φ377×14Φ377×16，环向：φ351×10、网壳构件φ351×16半平行钢丝束，Ф5×199、半平行钢丝束，φ5×55、

半平行钢丝束，内环为φ5x61，中Ф5×109、Ф5×55、Ф5×31，1670Mpa级φ5×85、φ5×199,1670MPa级环为φ5x187，外环为φ7x253，1670MPa级环向拉索钢拉杆，Ф90、Ф65、Ф45、Ф30，550Mpa级半平行钢丝束，φ5×85,1670MPa级钢拉杆，内环为ф45，中环为ф55，外环为Ф90，345MPa级径向拉索撑杆ф219×8，ф245×8，ф273×10φ203×10，φ152×10φ180×10下斜索由外到内初始预张力分别

环索初始预应力自下而上为1750/1000/750/450/200/200环索:3858/1458/459，径向钢拉杆:748/283/177初始预张力（KN）为：1800/1000/500/250/10088kg/㎡59kg/㎡65kg/㎡用钢量以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP三个结构相关节点形式对比比较内容安徽大学体育馆常州体育馆济南奥体体育馆撑杆上节点撑杆下节点以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP三、施工方案对比与分析以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP安徽大学体育馆—钢结构安装总体安装思路：首先在内环桁架与主箱梁交接处搭设一组高空支撑架，高空散装。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP安徽大学体育馆—拉索的张拉该工程采用径向钢拉杆张拉，由外向内，每环同步，逐环张拉的预应力张拉方案。预应力张拉分为3次，第一次张拉到设计预应力状态下索力的30％，第二次张拉到70％，第三次张拉到100％，每次的张拉顺序为由外往内，每次张拉一圈即六根径向拉杆同步张拉，每次张拉分3级。选用12台150t千斤顶，即同时使用6套张拉设备。临时安装支撑在预应力施加过程中同步与网壳自动脱空，完成卸载。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆—钢结构安装总体安装思路：采用搭设满堂脚手架+增强支撑架，高空散装以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆—钢结构安装以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆—拉索的张拉z

该工程采用环索张拉，整体一次，同环同步，由外向内，逐环张拉的预应力张拉方案。z

由有限元模拟施工过程分析可得，环与环之间拉索施工相互影响较小，施工过程中采用每环只张拉一次，每次分4级，每环根据索分段设置8个和4个张拉点，并对环索张拉实行双控，即控制张拉力和张拉索段的长度。张拉过程中长轴向环索之间的相互影响曲线120010008006004002000张拉第6环

张拉第5环

张拉第4环

张拉第3环

张拉第2环

张拉第1环张拉顺序HS-6-1HS-5-1HS-4-1HS-3-1HS-2-1HS-1-1以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆—现场照片张拉成形状态以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆施工中的常州体育馆屋盖以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP常州体育馆建成后的常州体育馆屋盖以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—钢结构安装总体安装思路：采用满堂脚手架+增强支撑架，高空散装方案。支撑架以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—钢结构安装支撑体系以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—拉索张拉¾该工程采用径向钢拉杆张拉，整体两次，逐环张拉，同环同步的预应力张拉方案。¾整体分两次张拉，第一次：0->50％初始预张力，由外环向内环进行；第二次：

50％->100％初始预张力，由内环向外环进行。¾每次每环同步分四级张拉：0→25％→50％→75％→100％。¾第一级张拉结束后，结构为完整的弦支穹顶，为避免支架对拉索张拉的影响，在第二级张拉前，将所有支架主动脱离结构。¾对张拉实行双控，即控制张拉力和变形，其中以控制张拉点的索力为主。¾径向索张拉完毕后，最后安装并预紧构造索。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—拉索张拉预应力拉索张拉为减少钢棒张拉的千斤顶数量，本工程将采用具有发明创新的装置进行钢棒张拉，即杠杆法。采用杠杆法张拉钢棒则一个张拉点只需要1台千斤顶，则最外环共需要36台千斤顶。见下示意图。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—索力监测该工程共分三环，即内环、中环以及外环。对每一环索索力都进行检测，每道环索采用三个测点，每约120度设置一个测点安装一个索力测量传感器。以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—索力监测次线圈主线圈钢索输出电压直流电源（a）测量仪b）双线圈传感器c）索力测试软件检测原理与设备以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—现场照片脚手架搭设构件吊装以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—现场照片网壳成形以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—现场照片索盘放索‘溜索法’施工以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—现场照片环索安装以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—现场照片索杆安装完毕以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—现场照片张拉工装安装到位以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆—现场照片结构完成后内视图以人为本

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团JINGGONGSTEELGROUP济南奥体中心体育馆建成后济南奥体中心体育馆以人为本

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