南京奥体中心体育场屋盖钢结构

钢结构现场安装的总承包管理（二标段-体育馆）1、本工程中钢结构施工的概况南京奥体中心主体育馆工程中，钢结构分布在主馆、副馆、主副馆的连接部位以及建筑的侧立面。

钢结构沿建筑造型的曲线轨迹布置，覆盖围护结构以后形成建筑物的流线形外形。

屋盖钢结构的设计基本采用平面桁架，桁架之间设置水平支撑和垂直支撑，结构受力明晰，结构形式简单。

主馆架的最大跨度达到120m，加上悬挑部分，估计桁架的总长度将超过130m。

根据我单位的经验推测，单榀平面桁架的最大重量在50~60t。

由于体育馆四周是坡状的看台，中间是表演或竞技场地，土建主体完工以后形成锅底形的空间，因此，大型桁架在馆内整体组装受到限制。

如果在跨外吊装整体吊装，吊装半径达到70m以上，国内现有的大型吊车起重能力不能满足。

由于屋盖呈曲面形状，各个桁架并不位于同一平面上，而且各桁架的长度也不相同，如果采取滑移的方法施工，需要采取一定的技术措施。

另外，由于平面桁架跨度很大，单榀桁架整体就位可能会产生侧向失去稳定的问题，因此应该考虑增加跨中临时支点或者增加侧向临时支撑。

只有桁架之间通过水平支撑或垂直支撑连接以后，才能确保整体稳定，方可以解除临时支撑或临时支点。

在主体育馆结构中，但是屋盖钢结构施工的方法和程序，对整个工程的施工顺序安排以及总工期控制起着决定性影响，是施工总承包管理的工作重点。

吊装时间）2.3桁架吊装的系统配置（1）吊装机械选择：主馆桁架的吊装采用两台150吨履带吊，屋面水平支撑等构件吊装采用H3/36B塔吊，其它部位的钢结构吊装采用70吨汽车吊，另外配合1~2台30吨或50吨汽车吊。

（2）滑移系统：包括高空承重支架，滑道、滑块、滑移牵引系统，滑移制动系统。

（3）就位系统：主要采用一对轻便式门架。

2.4技术关键（1）桁架在地面组装的平面位置应该尽量靠近体育场主体，减少吊车与桁架之间的距离，减少吊装半径。

（2）桁架吊装到滑道上，应该采用两台吊车抬吊，防止桁架变形。

第1章绪论1.1 概述自上世纪七十年代末以来，随着我国改革开放政策的提出、实施和不断推进，国民经济得到了快速增长，科学技术进步迅速，人们的物质与精神文化生活需求也日益提高。

在建设领域，人们对各类建筑物，不再仅仅局限于安全性、实用性、可靠性、经济性的要求，更赋予其应具有一定的精神文化需求，提出了更多、更新、更高和更独特的要求。

钢结构因具有综合力学性能好、重量轻、便于拆装、生产周期短、易于实现高度现代工业化生产、可回收利用等优点，以及更易实现新颖和灵巧的结构形式，在当今建筑领域得到了广泛的应用。

随着新的结构体系、新的设计计算理论及新的材料、新的制作安装工艺的不断涌现，特别是计算机技术和工程力学理论的飞速发展，钢结构必将得到更大范围的应用和更深层次的发展。

改革开放以来，我国钢产量迅速增加，从1978年的3178万吨到1996年首次突破亿吨大关并位居世界第一；2008年已超过5亿吨，2009年再增产13.5%至5.68亿吨，已保持连续14年稳居世界首位。

同时，随着我国高强度钢材生产工艺的不断提高与完善，建筑钢结构使用钢材已发展到Q420和Q460，钢材的综合性能有了明显的改善，如屈强比较低、塑性和韧性较高、焊接性能和Z向性能大大改善等。

而且还可根据特殊结构的需求，生产耐候性能优良的耐候钢材。

钢材产量的迅速增加和质量的不断提高，为发展我国建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。

建筑钢结构的应用领域已有了很大的扩展，从早期仅有的一些国家重点工程和大型/重型厂房采用钢结构，到今天的普通单层/多层房屋、高层/超高层建筑、大跨度建筑、塔桅建筑等都大量采用了钢结构。

目前，年完成单层钢结构轻型房屋已达数千万平方米以上；已建和在建的高层及超高层钢结构建筑有上百幢，如421m高的上海金茂大厦（图1.1-1）、492m高的上海环球金融中心（图1.1-2）、632m高的上海中心（图1.1-3，在建）、234m高的北京央视大楼（图1.1-4）；432m高的广州珠江新城西塔（图1.1-5）；高耸结构有世界最高观光电视塔—广州新电视塔（高610m，图1.1-6）、上海东方明珠电视塔（高468m，图1.1-7）等；大跨度结构有广州国际会展中心（跨度126m，图1.1-8）、国家体育场－鸟巢（南北向332.3m，东西向297.3m，图1.1-9）、南京奥体中心体育场（主拱跨度360m，图1.1-10）、沈阳奥林匹克体育中心体育场（主拱跨度360m，图1.1-11）等；复杂结构有广东科学中心（图1.1-12）、大连国际会议中心（图1.1-13）等；我国第一幢多面体空间刚架结构─国家游泳中心，即水立方（图1.1-14），以及弦支穹顶结构的代表作奥运会羽毛球馆（图1.1-15）等。

南京奥体中心主体育场屋盖钢结构健康监测系统设计与实现杨善平;周广盼;王进斌【摘要】介绍南京奥体中心主体育场大拱结构健康监测系统研究的主要成果,包括:系统的构成、监测内容、策略及测点布设、结构状态分析与安全性评估.系统监测数据及有限元分析表明,大拱的实测线形与有限元分析模型比较吻合,大拱的变形并不明显;虽然大拱结构刚度与设计状态相比有所减弱,但大拱振动低阶频率在常规监测期内一致,结构形态与结构刚度运营状态正常;各监测构件均处于安全应力水平,与有限元分析模型计算结论比较相符.【期刊名称】《南京工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(013)003【总页数】5页(P48-52)【关键词】钢结构;健康监测系统;有限元分析;安全性评估【作者】杨善平;周广盼;王进斌【作者单位】南京奥体中心经营管理有限公司,江苏南京210036;东南大学土木工程学院,江苏南京210096;南京奥体中心经营管理有限公司,江苏南京210036【正文语种】中文【中图分类】TU393.3大跨度钢结构体育场馆集多功能性、灵活性、通用性于一体,在社会文体活动中发挥着重要作用,其结构形式及传力系统也越来越复杂.南京奥体中心主体育场屋盖钢结构体系造型美观,两道与地面呈45°夹角的世界最大斜拱,如同两条彩虹高挂在主体育场的上空.作为2014年夏季青少年奥林匹克运动会等重大文体活动的举办场所,主体育场的可靠性不仅关系到成千上万人的生命安全,同时也具有重大的社会影响力[1].南京奥体中心主体育场屋盖采用斜向的大拱承受悬挑屋面梁及其上的荷载,同时大拱的抗出平面倾覆能力又依赖于屋面梁,因此大拱和屋面梁是互为支承互相依赖的.在至今6年的使用过程中,屋盖钢结构难免会发生各种结构损伤,原因可能是使用、损坏等人为因素,也可能是环境腐蚀、大雪、风暴等自然灾害,这些因素均会导致屋盖钢结构体系承载能力和耐久性的降低,甚至影响到运营的安全[2].对传力系统如此复杂的大跨空间结构,确保该结构体系健康、安全运营,保证其耐久性,是整个空间结构管理的首要任务.由于其力学和结构特点以及所处的特定环境,很难通过设计和部分模型实验掌握和预测结构的力学特征行为,为了把握其在运营期间的变形状态、承载能力、安全性和耐久性,同时也为使用阶段养护管理系统提供必要的信息,有必要建立一套完整的先进实用的结构性能实时健康监测系统,及时发现结构损伤,通过评估其安全性,掌握建筑运营状况,合理配置建筑护养维修资源,为降低建筑运营维护成本提供科学技术依据,实现屋盖系统服务水准的安全报警,并保障人民生命财产安全[3-5].如图1所示,南京奥体中心主体育场屋盖钢结构体系由上至下主要包括大拱、M形杆、马鞍形挑蓬、V形支承四部分.如图2所示,南京奥体中心主体育场屋盖钢结构体系健康监测系统包括传感器系统,数据采集系统,数据分析及处理系统和安全预警系统.健康监测的内容包含外部荷载作用和结构响应两大部分.外部荷载作用包括风荷载、温度场、地震作用;结构响应包括结构整体变形监测、关键构件应力监测以及振动特性监测.对大拱指定位置进行初次变形检测,以确定大拱现时形态作为参照标准,通过健康监测系统对监测期间结构的位移分析,评估局部及整个结构的形态变化趋势.如图3所示,整体变形测点沿两道大拱A弦、B弦、C弦均匀分布,共计52个测点.在大拱的测点位置做永久标记,使用光电测距方法(EDM),利用全站仪的红外激光探测功能,对测点位移进行连续检测.1.2.2 关键构件应力应变监测通过监测期内结构关键部位的应力应变的分析,测得结构的局部热点应力,即应力较大的杆件、不利杆件较为集中的区域以及敏感构件作为应变监测测点,通过测点上的应力应变状态的变异,检查结构是否有损坏或潜在损坏的状态.如图4所示,通过有限元模型对该结构的受力状态进行计算分析,确定不利杆件较集中的位置,选定应变监测点沿两道大拱A弦、B弦、C弦分布,共计24个测点.采用DH1101型焊接式应变传感器,在测点位置进行打磨焊接施工,并用硅胶进行测点的整体密封防护.1.2.3 环境荷载监测健康监测系统定期采集大拱结构外部风荷载、温度荷载及地震荷载.通过风荷载的监测,能够较好地反映风场特性,从而为结构的风振特性研究提供参考依据;通过对温度场分布状况的监测,对不同温度状态下结构的工作状态变化,如变形、应力变化等进行比较和定量分析,对强降雪等极端天气下,关注雪荷载为主要影响下结构受力变化情况;地震作用主要监测强震下的加速度.温度传感器、风压传感器布设在温度与风荷载较为敏感的大拱跨中区域,采用PT-100型温度传感器与HM30型风压传感器,在两个拱的跨中各布置一组;在靠近大拱位置的体育场6楼房顶平台上安装PH-SD1型风速风向仪,距离地面35.5 m,平台周围空旷,监测环境良好,测点布设位置如图4所示.钢结构的受损和安全性降低主要是由于钢构件和结构疲劳损伤的累积结果,结构的整体性能改变时,其模态参数(如频率、振型等)也会发生相应的变化.通过初检对大拱指定位置进行振动特性检测,以确定大拱现时刚度状态作为大拱结构刚度参照标准,通过健康监测系统监测风振、地震作用和其他因素产生的结构振动,不仅可以识别结构的动态特性参数以评估结构现时刚度状态,还可以实现对结构承受风载荷以及地震作用历程的记录.如图5所示,通过有限元模型对屋盖钢结构体系进行模态分析,确定加速度传感器的布设位置沿两道大拱B弦、C弦分布,共计8个测点,涵盖东西、南北、垂直竖向三个振动方向,其中拱脚处设置三向传感器,用于地震监测.如图6所示,运用SAP2000结构分析设计软件建立南京奥体中心主体育场屋盖钢结构体系有限元模型.大拱内杆件、挑蓬内的箱梁及环梁杆件为空间梁单元,杆件间为刚接;M形杆、V形支承杆件及挑蓬内其它联系杆为空间杆单元,杆件间为铰接;在模型中建立虚面,以施加球节点、铸钢节点、相贯节点、屋面板等附加静载,以及活荷载、雪荷载和风荷载;大拱拱脚支座为A弦落地的三向固支支座,V形支承底端支座为简支支座[6-8].选取2014年1月4日及2015年3月7日两次位移监测数据,基于常规监测模型数值计算,结合变形实测坐标进行此监测期内整体变形分析如图7所示.由图7可见,对比两次变形实测数据,东西两拱各位移监测点的高程变化量较小,反映大拱在所选取的一年监测期内的变形并不明显.利用DHDAS动态信号采集分析系统对实测数据进行处理分析,并依据常规监测模型进行结构受力性能的合理分析,获得大拱结构振动频率对比如图8所示.由图7可见,对比两次变形实测数据,东西两拱各位移监测点的高程变化量较小,反映大拱在所选取的一年监测期内的变形并不明显.由图8可知,大拱前后两次振动频率实测结果基本相同,且与有限元分析结果比较吻合,反映大拱结构刚度在所选监测期内没有发生明显变化.选取某3个月常规监测期,以每10天为时间间隔,统计每月的上中下旬内对应于最大实测应变值的应力值情况,从而得出所选监测期内应变监测点最大应力极值如图9所示.由图9可知,在所选监测期内,各应力监测构件的最大应力极值均小于规范要求的0.8×310 MPa=248 MPa,处于安全应力水平.数据表明,所选监测期内杆件最大应力极值出现时间比较分散,而且受温度作用的影响较为明显.介绍了南京奥体中心主体育场大拱结构健康监测系统研究的主要成果,包括:系统的构成、监测内容、策略及测点布设、结构状态分析与安全性评估.有限元计算分析及系统监测数据表明:1) 大拱的实测线形与有限元分析模型比较吻合,反映大拱的变形并不明显,总体变形趋势未发生变化;2) 大拱结构刚度与设计状态相比有所减弱,但大拱振动低阶频率在常规监测期内一致,大拱结构形态与结构刚度运营状态正常;3) 各监测构件均处于安全应力水平,与有限元分析模型计算结论比较相符.。

南京奥体中心主体育场钢屋盖安装焊接技术[摘要] 介绍了南京奥体中心主体育场钢屋盖的结构形式及安装的焊接特点与难点。

重点叙述了该结构的焊接工艺及焊接变形、焊接质量的控制措施。

[关键词]空间管桁架；箱梁；焊接技术；变形控制1 工程概况南京奥体中心是江苏省政府“十五”计划的重点工程，也是南京市规划中的城市副中心的重要组成部分，是一个大型综合类体育中心。

主体育场作为2005年在江苏省举行的第10届全国综合性运动会的主场馆和举行国际单项最高级别运动会的硬件设施，作为南京市的标志性建筑，其屋盖结构体系十分复杂，主要由2榀与水平面成45°倾斜的、拱身跨度为361.582m的三角形变断面钢桁架拱和由104根钢箱型梁形成的中空马鞍形空间结构组成，罩棚的径向长度为68.14m～27m，覆盖面积4万多㎡。

拱顶标高达64.719m，钢结构总量约12153t。

整个屋盖结构体系在各种不同荷载组合情况下，分别由主拱和钢箱梁外端的“V”型支撑将荷载传至下部结构，45°倾斜主拱线条简明，宛如飘带。

如图1所示。

图1 南京奥体中心主体育场效果图主拱为管桁架空间结构，拱脚跨度372.377m，拱身弧线长度415m，拱顶标高64.72m，单榀主拱重量为1606t。

主拱断面为斜等腰三角形，4根主弦管布置于等腰三角形的三个顶点和底边的中点上，三角形断面的底边与地面的夹角为45°，腰与底边夹角为33°，最大三角形断面底边上主弦管的中心距为15m，高4.085m。

主弦管采用φ1000和φ500的钢管，壁厚有12、16、20、34、44、54和60共七种，腹杆的直径为φ299～φ450。

主拱节点采用铸钢节点、压制球节点及相贯节点。

两榀主拱分别向东、西方向倾斜，通过M杆支撑在屋面箱型梁上。

主拱整体模型与其节点构造如图2所示。

屋面系统由屋面箱梁、内环梁、外环梁、中环梁、联系梁、屋面支撑及檩条等组成。

每根屋面梁采用不同的断面组合，最多为6个断面组合，断面宽度均为500mm ，高度有1100、1400、1600、1800、2100mm 几种，腹板的厚度有t=10、12、14、16mm 四种，翼缘板厚度有20、25、32、65、85mm 五种。