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体育馆钢结构技术难点重点的监理措施分析讲解一、技术难点：1.钢结构制作和安装：钢结构的制作和安装是一个复杂的过程，需要监理人员严格监督制造工艺和现场施工，确保质量。
其中，焊接是一个重要环节，监理人员需要确保焊缝质量符合规范要求。
2.钢结构节点设计和连接方式：钢结构节点的设计和连接方式对结构的稳定性和安全性至关重要。
监理人员需要仔细审查并监督节点设计，并确保连接方式的可靠性和符合规范要求。
3.钢材质量控制：钢材质量对整体结构的安全性和耐久性有着重要影响。
监理人员需要检查和监控钢材的质量，确保其符合规范要求，并注意钢材的储存和保护。
4.消防安全：体育馆钢结构的消防安全是一个重要的难点，监理人员需要确保消防工程施工符合规范要求，包括消防电气设施、防排烟系统等。
二、监理措施：1.制定监理计划和施工方案：监理人员需要根据具体工程的特点和难点，制定详细的监理计划和施工方案。
监理计划应明确监理人员的任务和职责，施工方案应确保施工的安全和质量。
2.质量控制：监理人员需要严格控制钢材和焊接工艺的质量问题。
钢材进场前应对承揽单位出具的质量证明进行检查，确保钢材符合规范要求。
监理人员还需要审查焊接工艺和焊工的资质，监督焊接质量。
3.施工现场管理：监理人员需要加强对施工现场的管理，确保安全施工。
监理人员应定期检查施工现场，包括材料堆放、施工工艺操作等，及时发现和解决安全隐患。
4.节点连接检查：监理人员需要认真检查节点设计和连接方式。
监理人员应对节点设计文件进行审查，并进行节点连接的抽查和检测，确保节点的可靠性。
5.定期检查消防设施：监理人员需要定期检查和监督消防工程施工。
包括对消防设施的安装质量进行检查，确保消防设施能够正常使用。
6.定期开展质量验收和安全评估：监理人员需要定期开展质量验收和安全评估，确保工程的质量和安全符合规范要求。
在验收和评估过程中，监理人员应综合考虑各个方面的问题，包括钢结构的质量、节点连接的可靠性、消防安全等。
钢结构建筑在结构设计中存在的问题分析
钢结构建筑是现代建筑中的一种重要形式，其结构轻便、抗震性能强、施工效率高等特点受到广泛关注。
然而，在实际应用中，钢结构建筑还存在一些问题需要解决，主要包括以下几个方面：
一、构件连接
钢结构建筑的构件连接是钢结构设计的重点和难点之一。
钢结构中的连接方式主要有焊接和螺栓连接两种。
其中，焊接连接的构件具有很好的刚性和紧密性，但在焊接过程中可能会产生变形和裂纹等问题，导致构件质量下降。
螺栓连接的构件相对来说更容易施工和拆卸，但连接面上会产生很高的应力，在使用过程中容易出现松动和锈蚀等问题。
二、热度变形
钢结构在制作和施工过程中需要进行钢板切割、钻孔、焊接等工艺，这些工艺可能会导致构件产生热度变形。
热度变形会导致构件的几何形状、尺寸和位置发生变化，影响到钢结构建筑的整体结构和精度。
三、防火措施
钢结构建筑的材料为金属材料，容易发生燃烧，因此需要在设计和施工过程中采取严密的防火措施。
常用的防火措施包括对钢结构表面进行防火涂料或混凝土保护层处理，以防止构件在火灾中受到损坏。
四、钢材某些缺陷
钢结构建筑使用的钢材可能会存在缺陷，例如局部缩孔、裂纹、夹杂等，这些缺陷会导致钢材的强度和耐久性下降，影响到钢结构建筑的安全性能。
因此，在制造和施工过程中需要对钢材进行严密的检测和质量控制。
综上所述，钢结构建筑在结构设计中存在的问题主要包括构件连接、热度变形、防火措施和钢材缺陷等方面。
钢结构建筑设计人员和施工人员需要对这些问题进行深入研究和掌握，以保证钢结构建筑的安全性、稳定性和持久性。
体育馆钢结构工程重点难点分析根据业主提供的本工程招标图纸、招标文件和招标答疑文件，经认真分析研究，并综合考虑该工程在制作、安装、焊接过程中技术因素，可以认为本工程存在以下几个方面的特点和难点。
（三）、钢管的弯曲为了满足建筑造型的需要，本工程主桁架弦杆为曲线形状，如何保证弯曲的精度能满足设计及造型要求，确保工程质量成为本工程制作的施工重点和难点。
应对措施:细化设计及加工制作方案，采用合理的施工方案,结合我司的设备实力确定每根构件的加工段并经过放大样的方法进行检查加工精度。
在厂内进行预拼装，进一步检查杆件加工精度。
（二）、标志塔的加工制作、安装标志塔35米标高以下为一个内外筒体结构，外筒直径2.1米内筒直径1.5米，内外筒体之间设有10条通长的加劲板。
35米标高以上为变截面的锥体结构。
由于结构复杂给加工制作、安装、焊接造成了很大的困难，如何在保证质量安全的前提下高质量的完成该塔的施工任务成为制约整个工程质量的关键所在。
应对措施:标志塔的制作分为三段（标高35m以下分15m、10m两段，标高35m以上为一段）在工厂内制作,制作时采用先进的施工生产线,内外筒体采用钢板弯曲成型,内外筒体间的加劲板采用先和内筒焊接后再和外筒采用二氧化碳保护焊进行焊接,每段的连接部分预留500毫米高的外筒在中间的加劲板焊接完成后再进行施工。
标志塔安装时采用大吨位吊车（200吨）进行施工，施工方法如下：底部安装操作脚手架搭设中部安装操作脚手架搭设上段安装安装的控制措施：安装时在外筒垂直的两个面弹墨线并在每段的两端各300毫米处标识安装控制线，以此确定标志塔的垂直度。
垂直度的控制采用两台经纬仪进行控制和检测。
并在安装上部时复核下部垂直度。
吊装选用一台200吨汽车吊进行结构安装（三）、蒙古包造型中心压力环的安装由于蒙古包造型接近球体，从周边支座延伸的主桁架轴线的延长线必然汇聚一点，为了解决这一问题其中心设计了一个直径3米的压力环。
体育馆钢结构工程实施重点与难点分析一、引言体育馆作为大型公共建筑的一种，具有特殊的运用要求和设计需求。
钢结构作为体育馆建筑中常见的结构形式，具有自重轻、刚度好、施工周期短等优点，被广泛应用于体育馆的建设中。
然而，体育馆钢结构工程的实施过程中也存在一些重点和难点问题，本文将对其进行分析。
二、重点问题分析1.结构设计体育馆钢结构的设计应综合考虑安全、经济、美观等因素。
首先，需要满足建筑的抗震和防火要求，确保结构的安全性。
其次，要合理运用钢结构，尽可能减少钢材的使用量，达到经济性的要求。
另外，为了满足彩钢板外墙的需要，还需要考虑结构的美观性，使整个建筑具有较高的视观效果。
2.材料选用体育馆钢结构使用的材料应具有优异的力学性能和耐腐蚀性。
在材料选择上，应考虑钢材的强度、可焊性、延展性等指标，以满足结构的设计要求。
此外，还需考虑钢材的耐候性，以保证长期暴露在外的钢结构不会出现腐蚀现象。
3.施工技术三、难点问题分析1.结构节点连接2.钢结构与彩钢板的结合体育馆外墙常采用彩钢板作为保温、隔热和装饰材料。
钢结构与彩钢板的结合是一个难点问题。
在实际施工中，应考虑到两者之间的热胀冷缩等因素，合理确定结合方式，保证结构的稳定性和整体性能。
3.工期控制体育馆是集体育、娱乐、文化等多功能于一体的场所，对工期要求较高。
钢结构作为一种快速建造的结构形式，对工期的控制有一定的优势。
然而，在实际施工中，仍然需要掌握好节点的连接速度、施工工艺等因素，确保工期的顺利进行。
四、结论体育馆钢结构工程的实施中，需要重点解决结构设计、材料选用和施工技术等问题，并面临结构节点连接、钢结构与彩钢板的结合以及工期控制等难点。
通过科学合理的设计、正确选用材料和合理安排施工工序，可以最大限度地保证结构的安全性、经济性和美观性，确保体育馆钢结构工程的顺利实施。
钢结构建筑在结构设计中存在的问题分析
1. 抗震性能问题：钢结构建筑在地震区域的抗震性能是非常重要的，但在实际项目中，设计者往往只注重建筑的经济性和美观性，而忽略了抗震性能。
这导致一些钢结构建
筑在地震发生时容易发生倒塌或损坏。
2. 稳定性问题：钢结构建筑的稳定性是一个关键问题。
由于钢材的本身特性，它比
混凝土结构更容易受到侧向力的影响，因此在设计中要对结构进行适当的增强以确保其稳
定性。
3. 热膨胀问题：钢材在受热时会发生膨胀，这可能会导致钢结构建筑在高温环境下
发生变形或损坏。
在设计中需要考虑到钢结构的热膨胀特性，采取相应的措施进行处理，
如设置膨胀缝或采用阻火材料。
4. 腐蚀问题：钢结构建筑容易受到腐蚀的影响，特别是在潮湿的环境或暴露在气候
变化频繁的地区。
这可能会导致结构的强度和稳定性下降。
设计中需要考虑到防腐蚀措施，如使用抗腐蚀材料或施加保护层等。
5. 施工难度问题：钢结构建筑相比传统混凝土结构来说，施工难度较大。
钢结构需
要进行精确的制造和安装，对施工人员的要求较高，施工过程中需要注意各个部位的连接
和钢构件的整体稳定性。
在设计中需要考虑到施工性的问题，尽量简化结构形式，减少施
工难度。
钢结构建筑在结构设计中存在抗震性能、稳定性、热膨胀、腐蚀和施工难度等方面的
问题。
解决这些问题需要在设计过程中综合考虑各个因素，并采取适当的措施来保证钢结
构建筑的安全性和可靠性。
第38卷第3期建 筑 结 构2008年3月北京奥运会乒乓球馆大跨度预应力桁架壳体结构设计何志军 丁洁民 巢 斯 肖小凌(同济大学建筑设计研究院 上海200092)[提要] 预应力桁架壳体系是在张弦结构基础上发展起来的一种新型空间杂交张拉结构。
详细介绍了大跨度预应力桁架壳体在2008年奥运会乒乓球馆———北京大学体育馆复杂造型屋面中的具体应用。
包括不规则曲面屋面的形态设计,屋盖结构体系的布置特点,荷载取值,初始态张拉分析,静力性态分析,动力分析,非线性屈曲分析以及拉索锚固节点弹塑性分析等。
分析方法和结果可供类似结构的分析、设计参考。
[关键词] 预应力桁架壳体 形态设计 初始态张拉分析 静力性态分析 非线性屈曲分析Structural Design of Large 2span Pre 2stressed T russ Shell System of B eijing U niversity 2table T ennis G ymnasium for the 2008Olympic G ames ΠAuth ors :He Zhijun ,Ding Jiemin ,Chao S i ,X iao X iaoling (Architecture Design &Research Institute of T ongji University ,Shanghai 200092,China )Abstract :The pre 2stressed truss shell system is a new 2style spatial hybrid tension structure developed on the basis of beam string structure.The application of large 2span pre 2stressed truss shell system is introduced in com plex form roof of T able T ennis G ymnasium for the 2008Olym pic G ames ———Beijing universitygyms in detail ,including roof form design of irregular curved surface ,the characteristic of the roof structure system ,loads calculation ,initial tension analysis ,static performance analysis ,dynamic analysis and n onlinear buckling analysis.Finally ,elasto 2plastic analysis has been performed for the anch or joint of the cable on the b ottom ch ord of the trusses.The analysis procedures and results might be used as reference for the analysis and design of this kind of structures.K eyw ords :pre 2stressed truss shell system ;form design ;initial tension analysis ;static performance analysis ;n onlinear buckling analysis1 工程概况在建的2008年北京奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆,坐落于北大校园内,紧临中关村大街。
体育场钢结构施工质量控制重点难点分析摘要：通过对某体育馆钢结构施工难点和质量控制重点分析，提出了“分区施工、流水作业，先主后次、内外进行，地面拼装、分段吊装，分步卸载、稳步成型”的施工思路，有效解决了该工程工期紧、场地小、结构复杂、精度高等难题，施工质量满足设计和规范要求。
关键词：钢结构；桁架；焊接；质量控制；拼装精度前言：大型场馆项目施工过程复杂、难度高，每一个施工环节都至关重要，任何部位施工工艺处理不当位都会产生通病且有可能引发质量事故，本人结合亲身经历的体育场在建项目，钢结构施工时对质量控制的要点做如下分析。
1.工程结构概况该体育场设计规模为 3万人，其上部钢结构为钢结构罩棚，呈弧形状，东西高、南北低，覆盖看台观众席(如图1）。
体育场屋盖罩棚结构采用钢结构体系，南北长260m，东西长218m，整体成马鞍型，其中东西向罩棚顶部标高为40.5m，南北处罩棚顶标高为37.5m。
屋盖由30组花瓣主桁架、环向桁架、封边桁架、径向桁架、环向系杆、单层网壳组成个受力的整体。
屋盖罩棚通过成品铸钢铰支座和斜撑支承在看台柱柱顶，其中花瓣主桁架柱脚均落于 5.9m标高混凝土楼层上结构30榀花瓣主桁架为主受力结构，环桁架将主桁架连成整体，通过封边桁架形成整体，单层网壳和环向系杆为金属屋面支撑主体结构，将屋面荷载传递至下部悬挑桁架及主桁架，再传递至下部基础。
屋盖罩棚杆件形式主要为三角桁架+平面桁架+单侧网壳，杆件均采用圆形钢管。
主结构材质为Q355B，最大板厚60mm。
图1：体育场钢结构BIM模型2.钢结构工程施工重点难点2.1工程施工难点( 1) 本工程体育场结构整体成马鞍型，造型独特，杆件空间定位，构造复杂，局部位置存在钢结构双曲构件，主要分布在花瓣主桁架弦杆上，其外形特点决定了其在生产过程中加工制作的技术难度。
解决措施：配备充足的产能，合理选择弯弧加工工艺，曲率、直径比大于30（S/D≥30）采用冷弯工艺，曲率、直径比小于（S/D＜30）采用热弯工艺；增强钢管弯弧精度控制；加强尺寸精度检验。
某体育馆屋盖钢结构方案比选与分析在进行体育馆屋盖钢结构方案的比选与分析之前，我们首先需要确定一些关键的设计要求和目标，例如预算、场地限制、设计规范等。
在本文中，我们将使用以下假设作为参考：1.预算：预算限制为500万人民币。
2.场地限制：体育馆的场地面积为1000平方米，地面高度限制为15米。
接下来，我们将比选和分析三种可能的屋盖钢结构方案：方案一：空间网格结构空间网格结构是一种常见的屋盖钢结构设计方案。
它由多个平行和垂直的钢杆组成，形成一个网格状的结构。
这种结构设计可以提供较大的自由度和刚度，并且适用于跨度较大的体育馆屋盖。
然而，这种结构也需要大量的钢材和较长的施工时间，在预算和时间限制下可能并不适用。
方案二：空间桁架结构空间桁架结构是另一种常用的屋盖钢结构方案。
它由多个三角形的钢桁架组成，形成一个刚性和稳定的结构。
这种结构设计可以提供良好的抗震性能和刚度，并且节省钢材用量。
然而，这种结构设计也需要大量的焊接工作和较长的施工时间。
方案三：拱形结构拱形结构是一种经典的屋盖钢结构设计方案。
它由多个弧形或曲线形的钢杆组成，形成一个呈拱形的结构。
这种结构设计可以提供良好的承载能力和抗风性能，并且具有较高的美观性。
然而，这种结构设计可能需要更多的钢材和施工技术，并且可能超出预算限制。
接下来，我们将对三种方案进行比较和分析：1.预算比较：根据预算限制为500万人民币，我们首先计算每种方案所需的钢材用量和施工成本。
通过比较各种方案的成本，我们可以确定最经济实用的方案。
2.抗震性能比较：根据国家标准《建筑结构抗震设计规范》，我们可以通过进行结构分析和抗震计算来评估每种方案的抗震性能。
通过比较各种方案的抗震性能，我们可以确定最安全可靠的方案。
3.美观性比较：美观性是另一个重要的考虑因素。
我们可以通过模拟和渲染每种方案来评估其外观和视觉效果。
通过比较各种方案的美观性，我们可以确定最理想的方案。
综上所述，对于体育馆屋盖钢结构方案的比选与分析，我们需要综合考虑预算、抗震性能和美观性等因素，以确保最佳的设计方案。
体育馆结构稳定性分析与抗震设计近年来，体育馆的建设成为城市发展的重要组成部分。
体育馆的结构稳定性和抗震设计是保障公众安全的关键因素。
本文将对体育馆的结构稳定性进行分析，并提出抗震设计的相关建议。
一、结构分析体育馆的结构通常由柱、梁、屋面和外墙等组成，其中柱和梁起着承重和传力的作用。
在进行结构分析时，需要考虑以下几个因素。
1. 材料选择：体育馆的结构材料必须具备足够的强度和刚度，以承受荷载和地震引起的动力作用。
常见的结构材料包括钢材和混凝土。
在选择材料时，应满足当地的建筑规范和标准。
2. 结构形式：体育馆的结构形式可以是框架结构或壳体结构。
框架结构适用于较大的跨度和高度，而壳体结构适用于小型体育馆。
不同结构形式具有不同的受力特点和抗震性能，需要根据具体情况进行选择。
3. 荷载计算：荷载是体育馆结构设计中的重要参数。
除了常规的静态荷载（如自重、人员荷载和设备荷载）外，还需要考虑动态荷载（如风荷载和地震荷载）。
合理计算并考虑不同荷载对结构的影响，对于确保结构的稳定性至关重要。
二、抗震设计体育馆作为大型公共建筑，地震时的安全防护是设计中不可忽视的部分。
以下是体育馆抗震设计的相关建议。
1. 抗震等级：根据体育馆的重要性和所在地区的地震状况，确定合适的抗震设计等级。
抗震等级反映了建筑物在地震作用下的耐力和韧性，是抗震设计的基础。
2. 预制构件：采用预制构件可以提高体育馆的抗震性能。
预制构件具有一致的质量和几何尺寸，能够提高结构的整体稳定性。
此外，预制构件的安装也能缩短工期，降低施工难度。
3. 隔震技术：隔震技术能有效减小地震对体育馆的影响。
通过在结构系统中引入隔震装置，可以降低地震的冲击力，减少结构变形和损坏。
在体育馆的抗震设计中，可以考虑采用隔震技术来增加安全性。
4. 增加结构延性：结构的延性是指结构在地震作用下的变形能力和吸能能力。
增加结构的延性可以降低地震引起的破坏程度。
在体育馆的设计中，可以采用增加剪力墙的数量和设置增大梁柱截面等方法来提高结构的延性。
文章编号:1000-6869(2006)04-0044-07北京大学体育馆钢屋盖预应力桁架壳体结构分析的几个关键问题丁洁民,何志军(同济大学建筑设计研究院,上海200092)摘要:本文介绍了2008年奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆预应力桁架壳体钢屋盖结构分析的三个关键问题:初始态预应力度的确定、地震作用下屋盖的地震响应分析以及屋盖的极限承载力分析。
所有问题均采用非线性有限元分析,其中屋盖的极限承载力采用弹塑性非线性有限元进行分析,同时考虑了几何非线性和滑动支座滑动引起的支承条件的非线性变化。
分析结果表明,预应力拉索和滑动支座的积极应用,使屋盖结构成为自平衡体系,提高了屋盖结构的效率,减小了下部支承结构的设计难度;屋盖的极限承载力取决于支座立柱、中央刚性环和屋盖支撑的强度和刚度。
关键词:预应力桁架壳体;地震响应;非线性分析;极限承载力中图分类号:T U394104 文献标识码:ASeveral key issues of structural analysis of prestressed steel trussshells roof of Beijing University gymnasiumDI NGJiemin ,HE Zhijun(Architecture Design &Research Institute of T ongji University ,Shanghai 200092,China )Abstract :A new 2style hybrid tension structure with prestressed truss shell system ,was applied in the steel structural roof of the Beijing University gym ———T able T ennis G ymnasium for the 2008Olym pic G ames.Three key technical problems in structural analysis are introduced in this paper.These problems include the determination of initial pre 2tension force ,seismic response analysis of the roof structure and ultimate capacity analysis.Nonlinear analysis of the problems is realized using ANSY S and S AP2000packages.G eometric nonlinearity ,material nonlinearity and support condition nonlinearity caused by the slide bearing are considered in the analysis of ultimate capacity.The analytical results show that through active application of the prestressed cables and sliding bearings ,a self 2balanced roof structure is possible ,which im proves the efficiency of the roof and sim plifies the design for the supporting system.The ultimate capacity of the roof structure depends on the strength and rigidity of the supporting columns ,central rigid ring and the roof brace system.K eyw ords :pre 2stressed truss shell system ;seismic response ;nonlinear analysis ;ultimate bearing capacity作者简介:丁洁民(1957- ),男,上海人,教授,同济大学建筑设计研究院院长。
收稿日期:2005年11月1 引言在建的2008年奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆,总建筑面积26900m 2,可容纳观众8000人(包括活动座席2000席),建成后将成为一座集比赛、训练、集会、演出等功能于一体的规模较大、设施先进的综合体育馆。
该体育馆的屋盖造型充分考虑了中国传统建筑特色和北京的城市建筑风格(图1)。
在建筑形象上抽象地表达了乒乓球比赛的特点。
整个屋盖的屋檐水平投影为9312m ×72m 矩形,长边屋檐向外挑出4m ,短边屋檐向外挑出616m ,屋檐直线部分的建筑标高为2114m ,弧形部分的最高点标高为2815m 。
中央球壳的矢高7m ,其支承边界的直径为24m ,球冠标高为3313m 。
球第27卷第4期建 筑 结 构 学 报V ol 127,N o 142006年8月Journal of Building StructuresAug 12006壳覆面材料为玻璃,让自然光线穿过中央球壳照入室内。
连接球壳边界与弧形屋檐高点的两条由低到高螺旋状的屋脊与透明的中央球壳成为屋盖建筑造型的特点,象征着乒乓球对速度、力量、旋转的综合要求。
屋面其余部分由屋檐、屋脊、球壳构成其曲面边界,其曲面造型随这些边界形状的变化而渐变。
整个屋面由于两条屋脊的旋转起伏形成了在空间上呈反对称的异形扁壳曲面,其造型很好的诠释了乒乓球运动的真谛。
北京大学体育馆屋盖建筑造型的复杂性,给屋盖结构设计带来了严峻的挑战。
图1 北京大学体育馆效果图Fig 11 Perspective view of Beijing University gym2 结构体系211 结构布置北京大学体育馆屋盖建筑造型新颖、寓意深远,在深刻理解建筑创作意图的基础上,屋盖结构体系设计成为结构设计的难点。
在尊重建筑创作意图的基础上,如何挖掘结构选型的潜力、选择合理的结构体系,最大限度地配合建筑师的建筑创新,使屋盖的结构造型与建筑造型协调统一,屋盖的技术表现与艺术塑造完美结合是结构创新的重点所在。
在充分研究屋盖的建筑形态以及下部结构可以提供的支承条件的基础上,经过方案阶段详尽的对比分析,预应力空间桁架壳体(见图2)成为屋面结构体系的较优选择。
结合下部混凝土结构柱网布置,共布置了32榀辐射桁架,辐射桁架外端的竖腹杆(立柱)与下部混凝土结构的柱中心对齐,并通过抗震球铰支座支承于混凝土结构的柱顶,支座中心的水平投影位于64m ×80m 矩形上;辐射桁架内端由中心标高2613m 、内径24m 的菱形受压刚性环连接成整体,进而形成中央球壳的支承结构。
与每榀辐射桁架对应,在其下部设32根预应力辐射拉索,拉索外端锚固于辐射桁架下弦与支座相邻的节点处,内端连接于标高2213m 、内径26m 的水平受拉刚性环上。
受拉刚性环通过高4m 的人字型受压撑杆与受压刚性环的下弦杆连接,从而将下部张拉索系与上部组合壳体组合成整体,形成杂交张拉结构体系。
在受力上,受拉刚性环主要在水平方向承担拉索锚固端传来的水平拉力,在竖向通过人字形撑杆与受压刚性环整体协同工作,形成了上部受压、下部受拉的高9m 的筒状刚性环。
在使用功能上,受拉刚性环同时兼作吊挂灯具设备的马道。
中央球壳为跨度24m 、矢高为7m 的单层钢管壳体,网格的水平投影尺寸为2m ×2m ,钢管规格为159×6,钢管之间的连接采用直接相贯焊接连接。
球壳沿周边支承在受压刚性环内侧中弦杆的节点上,通过受压刚性环的空间协调受力作用实现中央球壳的荷载向辐射桁架传递。
为了使整个屋盖结构具有足够的空间承载刚度、各榀辐射桁架协同受力,沿环向布置了6道水平间距约为5m 的同心环向支撑桁架,并在桁架上弦平面内布置联方形交叉支撑。
辐射桁架采用了平面桁架,桁架断面高2m ,上下弦杆均为245×10,腹杆为168×8;菱形受压刚性环高5m 、宽2m ,上弦管为325×14,中弦管为299×14,斜腹杆为168×8,水平腹杆为180×8;中央球壳采用159×6;下撑杆长4m ,为203×8;受拉刚性环截面宽115m ,弦杆为426×20,腹杆为203×8;撑杆长4m ,为203×8;屋面联方形布置的交叉支撑为203×8;环向支撑桁架弦杆为180×8,腹杆为159×8。
钢索由151根5的钢丝组成,等效直径约60mm ,钢丝的破断强度为1670MPa 。
212 结构特点从结构的受力性态角度看,北京大学体育馆预应力桁架壳体结构具有以下特点:(1)屋盖结构整体形态呈异形扁壳,这意味着在竖向荷载作用下屋盖结构将对下部支承结构产生较大推力,而下部支承结构为侧向刚度较弱的框架结构,这将大大增加下部结构的设计难度。
基于此,辐射桁架在四周通过32个抗震球铰支座支承于下部钢筋混凝土框架柱上。
32个支座中除4个角点处的支座为固定支座外,其余28个支座均为单向滑动支座,长边支座为沿Y 向(短向)滑动支座,短边支座为沿X 方向(长向)滑动支座,以释放屋盖结构的推力。
抗震球铰支座近年来在国内大型公共建筑和体育场馆中得到广泛应用,技术比较成熟。
图2 屋盖结构Fig 12 R oof structure(2)设置滑动支座后,带来的一个问题就是屋盖辐射桁架的径向支承刚度削弱,在竖向荷载作用下支座的滑动量大和屋盖的竖向挠度较大。
为此,在结构自重作用下,对辐射拉索施加一定的预张力,对支座的滑动量进行控制。
整个上部钢结构屋盖形成竖向荷载作用下的自平衡体系。
在罕遇地震作用下通过支座的限位挡板,控制支座的滑动量,防止罕遇地震作用下,支座滑移量过大。
(3)从壳体的受力性态角度看,在预应力张拉阶段,拉索预应力使撑杆受压,实现对壳体反向加载,相当于对结构卸载;在附加恒载和使用荷载(活荷载、雪荷载)作用下,壳体和拉索共同工作抵抗荷载,拉索、撑杆构成上层壳体的弹性支撑,使壳的内力和变形都大为减小。
由于上述拉索预应力和弹性支撑的共同作用,使得最终壳体的内力和变形明显减小,实现对壳体主动的应力控制和变形控制。
(4)在桁架壳体中,结构主要由跨度较大的桁架构成,结构的失稳一般是由于某一榀桁架失稳而开始的,因此壳体的稳定性来自于桁架的稳定性,桁架的稳定设计是壳体稳定设计的关键。
