第28卷第2期2007年4月

文章编号:1000-6869(2007)02-0134-10

建 筑 结 构 学 报

JournalofBuildingStructures

Vol128,No12April2007

国家体育场钢结构施工过程模拟分析

范 重,刘先明,胡天兵,范学伟,赵莉华

(中国建筑设计研究院,北京100044)

摘要:简要介绍了在国家体育场设计中确定大跨度钢结构安装方案的原则、临时支撑塔架布置与主要安装步骤,采用逐次/激活0单元技术对钢结构安装过程进行模拟计算。计算分析表明,施工顺序对构件的内力与变形有显著的影响。通过对构件安装顺序的调整,可以达到结构优化、降低用钢量、加快施工进度的目的。对临时支撑塔架反力与钢结构卸载变形量进行了估算,并对安装误差产生的原因、肩部与顶面次结构后装引起结构几何构型的变化情况进行了详细的分析,提出钢结构安装的技术要点。

关键词:国家体育场;大跨度结构;安装方案;单元激活;结构优化;误差分析中图分类号:TU39313 TU318 文献标识码:A

SimulationanalysisonsteelstructureerectionprocedureoftheNationalStadium

FANZhong,LIUXianming,HUTianbing,FANXuewei,ZHAOLihua(ChinaArchitectureDesignandResearchGroup,Beijing100044,China)

Abstract:Thepaperpresentstheprinciplefordeterminingthelarge-spansteelstructureerectionscheme,thelayoutandmajorerectionproceduresfortemporarysupportingtowerinthedesignoftheNationalStadium.Someelementsarereactivatedstepbysteptosimulateerectionprocedureofsteelstructureinstructuralcalculation.Theanalyticalresultsshowthattheerectionsequencehasgreatinfluenceoninternalforceanddeformationofthemembers.Structuraloptimization,savingofsteeltonnageandshorteningofconstructionperiodcanbeachievedbyadjustingtheerectionsequenceofthemembers.Reactiveforceofthetemporarysupportingtoweranddeformationofthesteelstructureafterunloadingofthetemporarysupportingtowerareestimated.Causesforerectionerrorsandchangesinstructuralgeometrycausedbythepos-terectionofthesecondarystructure

oftheshoulderandthetopsurfaceareanalyzedindetailsandkeytechnicalaspectsforerectionofthesteelstructureareproposed.

Keywords:NationalStadium;large-spanstructure;erectionscheme;elementreactivation;structuraloptimization;toleranceanalysis

影响。根据本项目总工期的要求,大部分看台混凝土

0 引言

国家体育场屋盖钢结构为特大型大跨度空间结

-2]构[1,构件自重产生的内力所占比例较大,屋盖钢结

结构先行施工,屋盖钢结构随后进行施工。协调好屋盖钢结构安装与混凝土结构施工的关系,对保证混凝

土看台部分连续施工、屋盖钢结构的顺利安装具有重大的意义。在整个国家体育场钢结构设计过程中,经过与北京城建集团、中信国华国际工程承包公司等相关单位的密切配合,最终形成了在施工图设计文件中所采用的钢结构安装技术方案。

在国家体育场设计中进行大跨度钢结构施工过程模拟分析的主要目的是在综合考虑总工期要求、现场安装条件以及结构优化的基础上,提出大跨度钢结构施工顺序建议,并从结构设计的角度提出对钢结构现

构施工顺序对构件在重力荷载作用下的内力具有明显

基金项目:国家科技攻关计划课题(2004BA904B01),北京市科

技计划课题(H050630210720)。作者简介:范重(1959) ),男,北京市人,工学博士,教授级高

级工程师。收稿日期:2006年11月