深圳大运中心主体育馆钢屋盖施工工况模拟分析

不利杆件应力比为 0. 375，胎架卸载过程中，结构最不利杆件应力比为 0. 682，均满足施工安全要求。并将计算结果
与现场监测结果进行比较，说明有限元模拟的正确性。
［关键词］深圳大运中心；主体育馆；钢屋盖；滑移；卸载；模拟分析
［中图分类号］TU311. 41
［文献标识码］A
［文章编号］1002-8498（2010）08-0055-03
为降低施工风 险，监 测 结 构 在 施 工 过 程 中 可 能 出 现的异常情况，并及时采取相应的对策，根据计算机模 拟分析结果，选 择 施 工 过 程 中 应 力 比 较 大 的 杆 件 进 行 监测，监测点布置如图 3 所示，相关监测结果如图 4 所
2010 No. 8
遇 瑞：深圳大运中心主体育馆钢屋盖施工工况模拟分析
图 4 滑移及卸载过程中杆件应力 Fig. 4 Stresses of components during sliding and unloading
最不利杆件应力比的计算值与实测值相差较大， 这主要是因 为： 采 用 软 件 对 结 构 进 行 分 析 时，考 虑 了 1. 4 的分项系数以及 1. 05 的动力系数，并且在计算杆 件应力时还考虑了受压杆件的稳定系数 φ（ 通过查取 最不利杆件的截面特性可知 φ = 0. 725） ，从而使得计 算结果偏大。为 达 到 同 等 对 比 的 目 的，需 将 实 测 值 乘 以 2. 03 的系数（2. 03 = 1. 4 × 1. 05 /0. 725） ，调整后的 结果：① 滑 移 过 程 计 算 最 大 值 0. 375，实 测 最 大 值 0. 345，两 者 相 差 8. 0% ； ① 卸 载 过 程 计 算 最 大 值 0. 682，实测最大值 0. 654，两者相差 4. 1% 。
Construction Conditions Analysis on Steel Roof in Shenzhen Universiade Sports Center Main Gymnasium
Yu Rui
（ Shanghai Baoye Group Co. ，Ltd. ，Shanghai 200941，China）
57
示（ 由于数据较多，这里仅列出部分监测结果） 。
通过对计算及
监测数据进行对比
可知： 在 结 构 滑 移
过程 中，两 组 数 据
中主要杆件的最大
值 均 出 现 在 13 号
杆件 上，次 要 杆 件 的最大值均出现在 CGJ3 号 杆 件 上； 而 在胎架卸载过程中
图 3 监测点布置 Fig. 3 Arrangement of
计算机控制液压同步滑移是一项新颖的结构安装 施工技术。它通 过 计 算 机 控 制，并 结 合 液 压 同 步 新 原 理，可将成千上万吨的构件拼装后，滑移到预定位置安 装就位。
我国于 20 世纪 90 年代开始自主研究和开发计算 机控制液压同 步 滑 移 技 术，并 成 功 应 用 于 哈 尔 滨 国 际 会展中心、郑州国际会展中心、奥林匹克篮球馆等一系 列重大建设工程，取得了显著的经济效益和社会效益。 深圳大运中心主体育馆钢屋盖的施工采用累积旋转滑 移的施工方法。 1 工程概况
2010 年 8 月
施工技术
第 39 卷 第 8 期
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
55
深圳大运中心主体育馆钢屋盖施工工况模拟分析
遇瑞
（ 上海宝冶集团有限公司，上海 200941）
［摘要］计算机控制液压同步滑移技术是近年来很多大跨度空间钢结构施工选用的安装方法。以深圳大运中心主
体育馆钢结构的累积旋转滑移施工为例，对结构滑移和胎架卸载施工工况进行模拟分析，指出滑移过程中，结构最
图 1 结构轴测图 Fig. 1 Axonometric drawing of structure
环土建支座○ 1A 轴的内、外侧支撑胎架及体育馆内的支 撑胎架 上，轨 道 半 径 分 别 为 25，41，70. 5m 和 74. 5m。 主体育馆屋盖 16 片结构形成 8 个中心对称的滑移单 元，将第 1 个中心对称的滑移单元拼装完成后，利用液 压同步 推 进 系 统 将 其 整 体 沿 逆 时 针 方 向 旋 转 滑 移 22. 5°，然后进行下一单元的高空定点拼装，再逆时针 方向旋转滑移 22. 5°，依此类推，拼装完的屋盖结构累 积旋转滑移 6 次，最后在定点高空组拼处补档，从而达 到结构整体成型的目的。 2. 2 计算模型的建立
深圳大运中心主体育馆钢屋盖为折面型空间网格 结构，平面形状为圆形，双轴对称，半径 R = 72m，由 16 个形状相近的 结 构 单 元 构 成，其 中 心 圆 顶 最 高 点 标 高 为 36. 50m，建筑檐口高 20. 67m，工程用钢量约5 800t。 主结构 为 圆 钢 管，直 径 为 500 ～ 850mm，壁 厚 为 12 ～
根据相关施工 方 案，深 圳 大 运 中 心 主 体 育 馆 钢 屋 盖需进行 6 次旋转滑移，因此，需要建立 6 个计算模型 以准确模拟 施 工 过 程。 为 安 全 起 见，计 算 时 取 活 荷 载 分项系数 1. 4。另外，施工过程中的动力系数一般取 1. 05 ～ 1. 4，由于本次施工采用了计算机控制液压同步 滑移技术，动力影响较小，取为 1. 05。
35mm，主结构拉环钢管 ZJG14 为 Q390B，其余构件材 质均为 Q345B；次结构为矩形 钢 管，截 面 尺 寸 形 式 较 多，厚度为 8 ～ 32mm，材质均为 Q235B。结构轴测图如 图 1 所示。
为保证施工过 程 的 安 全，工 程 中 对 结 构 滑 移 及 胎 架卸载过程作 了 相 关 的 施 工 工 况 分 析 ，并 根 据 计 算 结 果设计了应 力 监 测 方 案，进 行 现 场 监 控。 本 文 对 计 算 结果与现场的 应 力 监 测 结 果 进 行 比 较 分 析 ，为 类 似 工 程施工提供有益参考。 2 结构累积旋转滑移工况的计算分析 2. 1 滑移情况概述
图 2 滑移过程中结构构件应力比 Fig. 2 Stress ratio of structural
components during sliding
3. 1 支撑胎架卸载工况概述 钢屋盖旋转滑 移 到 位 且 与 支 座 连 接 后 ，即 准 备 对
支撑胎架卸载，卸 载 时 首 先 将 外 圈 两 侧 支 撑 胎 架 顶 升 至脱离轨道面，拆 除 轨 道，千 斤 顶 回 落，使 滑 移 支 撑 胎 架上的荷载全部转移到球铰支座上；然后对 R = 25m 的支撑胎架进行卸载；最后对 R = 41m 和结构中心点 17 个卸载点同步卸载，从而使结构达到设计状态。在 对卸载过 程 进 行 分 析 时，取 活 荷 载 分 项 系 数 1. 4； 另 外，由于卸载时并非计算机控制过程，因此其动力作用 较滑移过程大，取动力系数为 1. 2。 3. 2 各卸载点卸载值的确定
monitoring points
主要杆件的最大值均出现在 7 号杆件上，次要杆件的
最大值均出现在 CGJ4 号杆件上。①滑移过程应力比
计 算 最 大 值 0. 375，实 测 最 大 值 0. 170，两 者 相 差
55% ；②卸载过程应力比 计算最大值 0. 682，实测最
大值 0. 322，两者相差 53% 。
本次施工采用 4 条环向滑移轨道，分别布置在外
［收稿日期］2010-06-10 ［作者简介］遇 瑞，上海宝冶集团有限公司工程师，上海市宝 山区月浦四元路 168 号 5 号楼 200941，电话：（021）56923187， E-mail：rosa_cx@ 126. com
56
施工技 保 证 结 构 滑 移 是 一 个 低 速 、匀 速 的 过程，因此滑移 过 程 中 对 结 构 施 加 的 外 推 力 应 与 结 构 的摩擦力相等。为此在计算模型及实际施工过程中设 置爬行器相对 应 的 位 置 施 加 主 推 力，而 在 其 他 滑 移 点 施加与主推力大小相等、方向相反的摩擦力。 2） 边界条件的模拟 在结构实际滑 移 过 程 中，各 滑 移 点 只 对 结 构 提 供 竖向支撑作 用。 但 是，如 果 在 计 算 模 型 中 的 相 应 位 置 仅设置竖向约束，那么计算模型将为机构，使得计算无 法进行。因此，在滑移验算时，采用在结构中心点设置 三向铰支座，并 在 除 顶 推 点 以 外 的 任 意 一 个 滑 移 点 设 置一个限制结 构 扭 转 的 弹 簧 约 束，从 而 保 证 计 算 模 型 是一个可以进 行 计 算 的 结 构，使 其 与 实 际 的 滑 移 状 态 更为接近。 3） 相关的计算结果 对结构每次的滑移工况进行验算，得到如图 2 所 示的应力比 结 果。 滑 移 过 程 中，结 构 最 不 利 杆 件 应 力 比为 0. 375 < 1，满足施工安全要求。 3 支撑胎架卸载工况计算分析
Abstract：Hydraulic synchronous sliding technology controlled by computer is extensively used in largespan spatial steel structure construction in recent years. Taking accumulated rotation sliding construction for steel roof of Shenzhen Universiade Sports Center Main Gymnasium as example，the construction conditions for sliding and jig unloading are simulated and analyzed，and the results show that during sliding，the stress ratio of the most unfavorable bar is 0. 375，and that is 0. 682 during jig unloading，and both of them can meet safety requirements. Moreover，the calculation results and monitoring results are compared to indicate the accuracy of finite element simulation method. Key words： Shenzhen Universiade Sports Center； main gymnasium； steel roof； sliding； unloading； simulation analysis