國(guó)家體育場(chǎng)(鳥巢)工程鋼結(jié)構(gòu)支撐塔架設(shè)計(jì)

1、1國(guó)家體育場(chǎng)（鳥巢）工程鋼結(jié)構(gòu)支撐塔架設(shè)計(jì)封葉劍曹峰崔明芝魏義進(jìn)摘要：本文主要是對(duì)國(guó)家體育場(chǎng)主桁架安裝過(guò)程中所使用的支撐塔架的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行介紹，并對(duì)支撐塔架卸載過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的支撐塔架應(yīng)力情況進(jìn)行分析，從而總結(jié)出大噸位支撐體系設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：支撐塔架、抗側(cè)力體系、空間排架、格構(gòu)式柱、應(yīng)力比國(guó)家體育場(chǎng)為2008年北京奧運(yùn)會(huì)的主體育場(chǎng)，建筑頂面呈馬鞍型，大跨度屋蓋支撐于周邊24根桁架柱上。主桁架圍繞屋蓋中間開口呈放射形布置，與桁架

2、柱、頂面及立面次結(jié)構(gòu)一起形成了“鳥巢”的特殊建筑造型。主桁架盡可能直通或接近直通，并在中部形成由分段直線構(gòu)成的內(nèi)環(huán)，構(gòu)件截面均為箱形截面，其空間位置復(fù)雜多變，形體宏大、美觀。1支撐布置及設(shè)計(jì)技術(shù)條件國(guó)家體育場(chǎng)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)屬大跨度空間巨型桁架結(jié)構(gòu)，構(gòu)架自重產(chǎn)生的內(nèi)力所占比例較大。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)安裝施工組織設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)總體安裝采用分段吊裝高空對(duì)接的方法（也簡(jiǎn)稱散裝法）施工，在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中設(shè)置了78個(gè)支撐點(diǎn)，支撐點(diǎn)設(shè)置在主桁架下弦交叉節(jié)點(diǎn)的位置，

3、如下圖所示。支撐塔架設(shè)計(jì)的技術(shù)條件來(lái)源于支撐卸載分析的結(jié)果，它給出了整體、分級(jí)同步的卸載過(guò)程中，各個(gè)支撐點(diǎn)在各個(gè)卸載子步的反力情況。統(tǒng)計(jì)其中每個(gè)點(diǎn)在所有步驟中的最大反力就是施加在支撐塔架上的使用荷載。同時(shí)，在桁架的安裝過(guò)程中，雖然支撐塔架所受的豎向力沒(méi)有在卸載過(guò)程中相3雙角鋼十字形布置。為節(jié)約鋼材支撐塔架的斜腹桿采用X形交叉體系腹桿，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮其受拉不考慮其受壓，其截面型式采用角鋼。為提高支撐塔架的柱身的抗扭剛度，在每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)段的兩端和

4、中間區(qū)域設(shè)置交叉橫隔，交叉橫隔的截面采用角鋼。柱頂系桿桁架的設(shè)計(jì)方式與支撐塔架基本相同。22抗側(cè)力體系的形成本支撐塔架主要考慮的水平側(cè)力為風(fēng)荷載。除支撐塔架自身及柱頂系桿桁架需抵抗風(fēng)荷載外，主要考慮支撐于塔架塔身上的主桁架受風(fēng)作用。主桁架軸線高12m，上、下弦桿多為10001000mm的箱形梁，腹桿為600600mm的箱形梁。主桁架受風(fēng)面大，處在高空，受風(fēng)作用敏感。為增強(qiáng)各支撐塔架整體協(xié)同抗風(fēng)的能力，在各支撐塔架頂部設(shè)置格構(gòu)式柱頂系桿作

5、為水平支撐體系。另外，為提高整體結(jié)構(gòu)柱頂平面支撐系統(tǒng)的抗扭剛度，在角部區(qū)域設(shè)置隅撐。計(jì)算分析表明，上述結(jié)構(gòu)的整體工作接近于空間排架結(jié)構(gòu)，支撐塔架的受力與懸臂柱類似，為提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力，單方面增加支撐塔架強(qiáng)度和剛度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，也是極不經(jīng)濟(jì)的，因此，為傳遞側(cè)向風(fēng)載，需進(jìn)一步采取其他措施，形成整體結(jié)構(gòu)的抗力體系。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，施工時(shí)可在中圈和外圈的支撐塔架頂部設(shè)置雙向纜風(fēng)用以傳遞屋蓋主桁架所受風(fēng)載，內(nèi)圈支撐塔架所受屋蓋主桁架的風(fēng)載由整