石丹群 徐美娟 孫李晶

（1江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，江蘇 南京 210028；2南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京211188）

1 工程概況

某網(wǎng)球中心作為以網(wǎng)球比賽、訓(xùn)練為主的多功能體育、文化活動(dòng)中心場(chǎng)所，總建筑面積約51199m2，其中地上建筑面積48708 m2，地下建筑面積2491m2。賽時(shí)觀眾總數(shù)為13598人，總用地面積約17公頃。為了滿足賽事要求及多種使用功能需要，建筑采用了可開(kāi)啟式活動(dòng)屋蓋。主體結(jié)構(gòu)平面呈圓形，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。固定屋蓋為空間管桁架構(gòu)成的曲面鋼結(jié)構(gòu)體系，總重量約為1850噸，平面投影為直徑136.67m圓形，東西向桁架最大跨度為35.1m，南北向桁架最大跨度為30.1m，如圖1所示。

2 卸載分區(qū)

如圖2所示，本工程卸載共分為3個(gè)區(qū)，一區(qū)為外圈16個(gè)柱子形成的區(qū)域，二區(qū)為四個(gè)大柱子形成的區(qū)域，其余部分為三區(qū)。1區(qū)16個(gè)支座，在嵌補(bǔ)桿件安裝完成后，將支座擱置在設(shè)計(jì)位置，不進(jìn)行完全固定，2區(qū)四個(gè)大柱子嵌補(bǔ)桿件安裝完成后即進(jìn)行完全固定，整體結(jié)構(gòu)卸載后，1區(qū)16個(gè)支座在自重變形作用下將有部分支座出現(xiàn)拉力，支座先不固定可將此拉力完全釋放掉，支座變形完成后再將1區(qū)16個(gè)支座進(jìn)行完全固定[1]。

3 卸載有限元分析

鋼結(jié)構(gòu)屋蓋整體合攏以后，在混凝土后澆帶澆注完畢并養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，即可進(jìn)行整體卸載工作[2]。借助有限元分析軟件MIDAS/Gen[3]，計(jì)算分析鋼屋蓋卸載前后的應(yīng)力和變形情況。

圖3 鋼屋蓋卸載前變形

根據(jù)卸載前和最終成形后的變形，確定卸載思路。卸載時(shí)一區(qū)處支點(diǎn)一次到位全部卸載，二區(qū)支點(diǎn)一次到位全部卸載，三區(qū)支點(diǎn)分三步循環(huán)卸載。三區(qū)分為左右支撐點(diǎn)和上下支撐點(diǎn)四個(gè)小分塊，卸載時(shí)先卸載左右支撐點(diǎn)，再卸載上下支撐點(diǎn)，循環(huán)3次完成三區(qū)胎架卸載工作，每一個(gè)小分塊內(nèi)的支撐點(diǎn)卸載時(shí)采用“等比同步”卸載。

圖4 鋼屋蓋卸載后變形

圖5 1區(qū)支點(diǎn)卸載后變形圖

通過(guò)全過(guò)程的卸載分析，可得知結(jié)構(gòu)卸載過(guò)程中的應(yīng)力變化情況，在1、2區(qū)支撐點(diǎn)胎架完全卸載后，結(jié)構(gòu)變形如圖5、圖6所示。

圖6 2區(qū)支點(diǎn)卸載后變形圖

將結(jié)構(gòu)卸載過(guò)程中典型部位的應(yīng)力和應(yīng)變情況繪出圖表，結(jié)果如圖7、圖8所示，同時(shí)跟蹤胎架反力的變化，以得到胎架在卸載過(guò)程中出現(xiàn)的最大反力。

卸載分析表明，按上述順序進(jìn)行胎架卸載，在卸載過(guò)程中，主體結(jié)構(gòu)緩慢受力，變形均勻，在卸載過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)受力及變形突變情況，典型部位屋蓋的應(yīng)力變化從40MPa逐漸增加到160MPa。豎向撓度從2mm逐漸增加到50mm。胎架在卸載過(guò)程中，最大反力為36t，胎架最大應(yīng)力190MPa，滿足強(qiáng)度要求，胎架變形較小，剛度要求亦可滿足，胎架頂部通過(guò)纜風(fēng)繩進(jìn)行臨時(shí)固定，其整體穩(wěn)定性有保證，胎架穩(wěn)定亦可滿足。

圖8 卸載過(guò)程中典型節(jié)點(diǎn)應(yīng)力變化

圖7 卸載過(guò)程中典型節(jié)點(diǎn)撓度變化

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用有限元仿真計(jì)算，分析了鋼結(jié)構(gòu)屋蓋卸載前后的變形與典型部位的應(yīng)力和應(yīng)變，為結(jié)構(gòu)卸載思路、結(jié)構(gòu)全過(guò)程卸載安全提供了有力的依據(jù)。該網(wǎng)球中心鋼屋蓋的成功卸載也為其他工程提供了很好的經(jīng)驗(yàn)。

[1]北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院.GB50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

[2]羅永峰，王春江，陳曉明等.建筑鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)原理［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]李冠群，宋勝錄，伍小平等.上海世博演藝中心飛碟狀鋼結(jié)構(gòu)屋蓋卸載仿真分析[J].建筑施工.2009（11）