沈阳奥体中心主拱滑移施工过程分析.doc

沈阳奥体中心主拱滑移施工过程分析沈阳奥体中心主拱滑移施工过程分析徐硕1,魏明21武汉理工大学土木工程与建筑学院~武汉(430070)2中国建筑第三工程局金属结构工程公司~上海(200015)E-mail:摘要:本文采用有限元分析理论,通过理想弹性模型及线性屈曲特征值分析,对某大型三角桁架拱结构滑移施工过程~进行各种不利工况下的受力和稳定性分析,并根据分析结果给出了对施工过程有指导意义的结论。关键词:主拱~滑移~工况~,将各种大跨结构类型组合起来构成某一建筑单体,使建筑的造型更加美观、多样化是发展趋势之一。虽然针对此类结构的设计、分析已经比较完善,但由于这种结构的杆件截面大、拼装单元重、设计标高大等特点,使施工只能采用极其保守的方法,这样势必造成措施费的大量增加,企业盈利空间缩小,甚至亏损。在保证工程质量和工期的前提下,如何提高施工水平是一个值得研究的课题。本文以沈阳奥林匹克体育中心工程为实际背景,利用有限元分析软件ANSYS,针对施工过程中的四种不利工况,对支架内力、主拱内力和位移以及主拱与支架组合的整体稳定性进行分析研究,得到分析结果,为施工单位提供极有力的技术支持。,体育场总建筑面积14万平方米,体育场罩棚面积约6万平米。整个罩棚结构分东南西北四片,南北两片由沿径向的弧形圆管和两个主拱组成,东西两片由支架在南北两主拱上的桁架构成。见图1。图1体育场罩棚三维模型图该罩棚结构存在如下特点:,特别是主拱结构钢管均为大口径钢管,钢管直径最大达1524mm,壁厚达33mm。,桁架“体型”大,主拱桁架每个重达1680吨,长达390多米,安装顶点高达81米。由此可见,该罩棚结构的设计使得施工比较复杂,特别是主拱结构的施工存在不少难点。本工程的施工方案采用的是将主拱构件在地面预拼装为三段,两端的两段较短,直接利用履-1-带吊吊装到位,中间长段部分利用弧形轨道滑移到位,弧形轨道由支架支撑[1]。在滑移过程中存在最不安全的四种工况,如图2(a)、(b)、(c)、(d)所示。对该结构在施工过程中各种工况下的应力、位移及整体稳定性分析和验算[2],以保证安装的顺利进行是本工程实施的要点。(a)工况一(b)工况二(c)工况三(d),主拱在支架上滑移的整个过程中有两个关键问题。其一,在滑移过程中,主拱的变形及应力是否满足规范的要求;其二,搭设的支架必须满足在整个滑移过程中的受力要求,避免出现承载力或稳定性不足而倒塌。针对以上两个关键问题,本文采用的分析方法为:考虑滑移过程中最不利的四种工况,对支架与主拱的组合结构直接作静力分析,验算主拱变形和应力值是否满足规范的要求;对支架与主拱组合结构进行特征值屈曲分析,验证支架的受力是否满足稳定性要求。特征值屈曲分析考虑了应力强化效应,这种效应会导致结构在受压力后抵抗横向荷载的能力降低。特征值屈曲分析不考虑结构变形的影响,也忽略初应力和应变高阶量的作用,求解将得到结构的欧拉临界荷载[3]。公式如下:0,,K,,,,S,,,,,,其中,K,为刚度矩阵,S,为应力刚度矩阵,,,为位移特征矢量,为特征值,即荷-