大跨度单层索网索膜结构施工技术研究与应用

１ 工 程 概 况 苏州工业园区体育场为 “钢 筋混凝 土结构＋钢支撑＋
单层索网索膜屋盖” ，地上４层 （主 体２层 、局部４层 ）、 局部地下１层 ，建筑面积８３ ０００ ｍ ，最大跨度２６０ ｍ，座位 数４１ ０００个 ，建筑高度５４ ｍ，为国 内跨度最大的单层索网 结构 。国外仅有科威特国家体育场采用大跨度单层索网结 构 ，其环梁 由斜看 台悬挑梁支撑 ，不 同于本工程的ｖ形钢 柱。因此 ，本工程体育场屋盖结构在全世界范围内是独一 无二 的 。
Ｖ形 柱 安装 成 一个 稳 定 体 系一 顺序 安 装 剩余 钢 结构 一 场地
内部铺设环索及径 向索一张拉径向索一安装膜拱结构一胎
＠ 架卸载一幕墙安装。 ４ 施工 中应用的关键技术
图３ 体育场屋盖设计 图４ 索结构平面 图５ 索体 断面结构
１）本工程钢结构形式新颖 、跨度大 、受力大，为了保
的 ：检验张拉方案 ，指导拉索施工 ；检验整体结构的安全
７）施工阶段监测频率 ：在Ｖ形柱 、环梁安装 、拉索张
度 ，考察结构 的薄弱部位 ，指导当前设计 ；检验 复合连接 拉 、屋面安装等各个阶段 ，对索力、钢构件应力、结构变
节 点的 工作性 能 。
形 、支座位移和转角进行监测 。
２．３ 体育场索结构研究
体育场屋面共有４０榀径向索，内侧受拉环由８根环向索 ３ 施工工序流程
组成 ，所有索均采用全封闭索 ，对钢索进行防腐处理 ，内
体育场屋盖的施工工序流程为 ：支撑胎架转换钢梁埋
层采用热镀锌连同内部填充 ，外层采用锌一５％一铝混合稀土 件安装一转换钢梁及胎架安装一关节轴承柱脚 、压环梁 、
合金镀层 （图４、图５）。
环向均可以滑动的关节轴承加滑板加耳板； ４）节点ｅ：ｖ形柱的一肢可沿柱轴向滑动的套筒滑动。 通过对体育场ｖ形钢柱柱脚节点试验研究 ，验证节点
的承载力，确保其工作安全可靠 ；测试节点的转动和滑动 性能 ，为设计、施工提出优化建议［１ ］。 ２．２ 屋面大型钢结构研究
体育场的屋面结构体系是中间开孔的单层索网体系， 设计思路来 自于预张拉钢 条的自行车车轮 ，主要包括Ｖ形 结构柱 、外压环梁 、径向索以及 内环索。屋盖外边缘压环 几何尺寸为２６０ ｍ ｘ ２３０ ｍ，马鞍形的高差为２５ ｍ，整个屋 盖的展开面积达到３１ ６００ ｍ 。外 圈的倾斜ｖ形柱在空间上 形成了一个圆锥形空间壳体结构 ，从而形成刚性 良好的屋 盖支承结构 ，直接支撑顶部的外侧受压环 。全封闭索网屋 面支撑于外侧的受压环梁与内侧受拉环之 间，索网结构屋 面采用上覆膜结构 ，上覆膜结构是基于轮辐的原理发展而 来的 ，结构的外侧为整个体育场的幕墙 （图３）。
设 计和施 工 。
５）系 统所 获得 结果应 能通过 网络实 时传输 到有关 单位
根据设计要求 ，体育场钢屋盖结构需进行整体模型试 和总监控中心 ；
验 。试验模型采用 １：ｌｏＬＬ例制作 。加载工况采用恒 载加
６）健康监测单位对监测数据进行深入处理及分析 ，定
活载 、不均匀雪荷载、９Ｏｏ风荷载等极限承载力。试验 目 期向业主 、设计、总包提交成果报告 ；
结构 、体 育场 索结构、膜结构及屋盖钢结构健康监测等 内容 的施 工技术研究 ，保证 了工程的顺利施工 ，为类似工程提
供 了借鉴。
关键词 ：体 育场屋盖 ；大跨度索网索膜结构 ；分析模型 ；施工技术
中图分类号 ：ＴＵ７５８
文献标志码 ：Ｂ
ＤＯＩ：１０．１４１４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｚｓｇ．２０１６．０５．０１８
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大跨度单层索网索膜 结构 施工技术研究与应用
张瀚 文 程 大勇 柳 聪 聪
中建三局集团有限公司 （沪 ） 上海 ２００１２９
摘要 ：苏州工业园区体 育中心体 育场 工程采用 国内最大跨度轮辐式单层 索网索膜加压环梁加Ｖ形柱的结构形式 ，施工过
程 中可供参照的相关经验不多。结合施工 实际 ，通过对体育场屋 盖大跨度单层 索网索膜结构的Ｖ形柱柱脚、屋面大型钢
２ 体育场大跨度单层索膜结构施工技术研究 ２．１ Ｖ形钢柱柱脚 （铸钢 支座、关节轴承 、销轴 ）研 究
ｖ形钢柱对基础沉降较为敏感 ，为减小基础沉降差 的 影响 ，设计对Ｖ形柱 的设置进行 了方案优化比较 ，且为了 节约钢材 ，让特定部位的立柱承受指定的荷载。其 中，黑 色的立柱 为承重及抗侧力体系柱 ，承受结构整体荷载 ；浅 灰色 的立柱为抗侧力体系柱 ，不承受竖向荷载 ；深灰色的 立柱为幕墙立柱 ，只承受径向荷载。图 １为１／４局部的不 同 类型立柱布置，体育场铸钢柱脚与关节轴承示意见图２。
体育场节点试验 ：对ｖ形柱柱脚节点试件的４种类型各 选１个进行试验 ，试件比例１：１。
１）节 ４ｂ：绕体育场径 向和环向均能转动的耳板加关 节轴承 ；
２）节 点ｃ：绕 体 育场 径 向和 环 向均 能转 动 、沿 竖 向可
图１ 不 同类型立柱布置 图２ 体育场铸钢柱脚与关节轴承示意
以滑动的关节轴承加滑块加耳板 ； ３）节点ｄ：绕体育场径向和环 向均能转动 、沿竖向和
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏｎｇ—Ｓｐａｎ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ Ｃａｂｌｅ Ｎｅｔ ａｎｄ Ｃａｂｌｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＺＨＡＮＧ Ｈａｎｗｅｎ ＣＨＥＮＧ Ｄａｙｏｎｇ ＬＩＵ Ｃｏｎｇｃｏｎｇ Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｈｉｒｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１２９
体育场屋盖采用单层索网结构，跨度２６０ ｍ，为国内第 一 大跨度轮辐式单层索网结构。该屋面跨度大 ，复杂程度 高，创新成果多 ，一般项 目的设计和施工经验无法指导其
２０１６．５．Ｂｕ－Ｉｄｉｎｇ Ｃｏｎ ．０ｎ囝
张瀚 文 程 大勇 柳聪 聪 ： 大跨度 单层 索网索膜结构施工技术研 究与应 用