上海浦东足球场钢结构屋盖施工要害技术

【摘要】上海浦东足球场钢结构屋面摘用张拉创新的压环中间辐条结构体系。本文涵盖钢结构屋面施工技术方向、竖向把握支架的安装与拆卸、构件的现场拼装、大型钢结构及类似施工长期吊装的相关施工技术。跨越电缆。计划提出。-支撑网架钢结构屋面安装。申请。

0介绍

近年来，随着我国经济建设的快速发展，人民生活水平的不断提高，体育产业的迅速崛起，新建和改建的体育场馆项目层出不穷，大型空间钢结构建设空前绝后。进取..发展迅速，使用广泛。

轴辐式张拉结构体系以其结构轻便、易于实现大跨度、空间结构效率高等优点，在国内外高层体育场馆屋盖结构中得到广泛使用。在这个结构系统中，支撑屋顶的薄片索固定在外部压力环上。外压环像轮子，径向索像轮子。喇叭和内圈连接自平衡，所以这种结构体系主要用于圆形和类椭圆形的体育场馆。

浦东足球场的外形接近于长方形。假如摘用类椭圆形外压环和螺旋结构，则四个角处的径向应力过大，结构难以实施。因此在结构设计上首创张拉结构体系，中间加压环。屋面钢结构带动压环，在轮廓式张拉结构中常规放置在外环柱顶部，形成一个椭圆形的中心压环。

结构形式和素材的不断发展对安装技术提出了要求。长期摘用的钢结构屋面安装方式与结构造型亲昵结合。安装方案的优缺点和解决安装过程中的主要问题，将决定屋面能否高效、顺利地成型。

本文重点对上海浦东足球场屋面系统摘用一种创新的中压环箍式椭圆索支网结构进行研究，分析探讨安装过程中的主要技术问题，分析大型钢结构O'总结安装。屋顶。基础技术可以作为今后建造类似结构的参考。

1项目概况

浦东足球场项目总建筑面积139304平方米，其中地表部分建筑面积64186平方米，地下部分建筑面积75118平方米，数。固定座位——33765个，项目建成后将成为符合国际足联国际甲级赛事要求的专业足球场。

本项目展台摘用钢结构框架结构体系+预制混凝土展台板。

屋面摘用准椭圆桁架式索承桁架结构，长轴211m，短轴173m。

林冠的极限长度在短轴上为50.0m，在长轴上为48.3m。

屋顶钢结构依据看台外形形成轻型马鞍形，高差2.5m，立面高度24.5-26.9m不等。

车顶拉索摘用全封闭钢丝，无调剂限制。全封闭钢缆摘用镀锌钢丝，内圆钢丝抗拉强度1770MPa，外Z型钢丝抗拉强度1570MPa。

屋面钢结构如图1、图2所示：

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图1屋顶钢结构立面

图2为屋面钢结构立体示意图

浦东足球场的屋顶摘用全球首创的中心压环加辐条张拉结构体系。通常在外环柱顶部的压环向内推，形成椭圆形的中心压环。它既适应了浦东足球场矩形外轮廓的建筑要求，又通过中间大致呈椭圆形的压环称心了结构优化要求，为索承网架结构增添了活力。

屋面结构体系如图3所示：

图3屋顶结构系统（红色-压环，蓝色-拉环拉索）

2施工特征与难点

1）中心压环及药明系统施工工艺及流程

屋面系统摘用的中心压环耀明结构体系为世界首创。没有体会可以学习建造体会，其建造难度远大于传统型曜明结构。

鉴于这种完全创新的耀明结构体系带来的施工难度的不确定性，以及耀明屋顶配置转变大的特征，施工过程应依据实际施工阶段进行分析。并为操作条件和过程漂移和内功提供依据。对信息的把握。

施工过程还必须严厉遵守计算分析所要求的施工步骤和措施。否则达不到设计要求。

2）建立暂时支持系统

传统的喇叭型耀明结构除了支撑柱上的外压圈外，没有刚性构件，一般摘用无支撑的施工方式，施工措施相对较少。浦东足球场摘用的中心压环耀明系统与传统音箱耀明系统的区别在于中心压环（1.5mx1.5m箱体截面）和径向梁（1.4mx0.7m箱体截面）。因此，必须使用支架进行施工。

由径向梁和中压环组成的T形构件在安装时在结构上没有系统化，必须全部放置在暂时支撑上以保证结构的稳定性。暂时支撑系统的设计必须适合屋面耀明过程结构上移和超出设计配置的工况。

3）钢结构安装精度高

轴辐式张拉结构是一种特殊的柔性结构，其内功与配置亲昵相关。内力的转变引起构型的转变，构型的转变也引起内力的转变。这种“力”与“形”密不可分的关系以及耀明结构定长定长的设计 *** ，对现场把握构件的安装误差提出了很高的要求。

4）有线网络的搭建 ***

传统工程中，通常是安装全屋支架，将索网组装在支架上，然后对每根电缆进行张拉。但工程规模大，脚手架施工成本很高，工期长，将长电缆吊装到支撑平台上进行放置拼装难度很大。因此，该工程的特殊形式是索网、空间规模大、索节多、索力大，以及依据自身情状摘用安全、合理、先进、科学的施工 *** 。特征。应该做的。现场施工条件。

3施工总技术方向

3.1元件尺寸的确定

在传统的钢结构工程中，施工方可以直接依据设计和施工图纸进行疏浚。依托浦东足球场用球，球的前后结构配置将发生较大转变，形成大角度球结构。深化前，以设计型式模型为基础，通过精美分析释放预应力得到结构的零应力模型，得到钢结构构件和拉索的生产加工长度，并以此为基础。零部件的制造和加工。

张拉前安装的钢构件和拉索按零应力工况下沉，张拉后安装的钢构件按设计工况模型下沉（见图4）。

图4元件凹槽尺寸示意图

3.2整个施工过程分析

依据屋面钢结构的施工工艺，分为6种工况（见图5）。通过有限元结构仿真分析对比索力（包括环线强度、径向索力）和钢结构等效应力（见表1、2），确定最佳施工工艺路线，确保最终状态。结构安装和设计的理论状态是最适宜的。

图5整个施工过程分析

表1完成状态索力对比

表2钢结构完工状态等效应力对比

依据工程一次性平整完工状态分析和施工过程分析结果，环索强度施工过程分析与设计一次性平整相差9.3%；径向索力施工过程分析与一次性设计公式相差2.2%以内；钢结构等效应力施工过程分析与一次性成型设计差异在1.7%以内；压圈梁轴力施工过程分析与设计差异在2.9%以内。

可以看出，施工过程分析与一次性成型的设计结果基本一致，可以进行屋面钢结构的安装过程。

3.3施工工艺的抉择

屋顶的钢结构由中心庭院内的履带起重机安装在四面八方。

先安装中压环外环件（包括回转立柱、径向梁和压环梁、立柱上环梁、副环梁、V柱外支腿和横向动力支架），工程机械用两台600t.履带吊和两台150t履带吊。

外圈主体结构安装完成后，依次进行环线吊装和径向索吊装。

张拉之后，他填补了封闭部分的空白（包括侧向力支撑），并安装了内圈的悬臂结构。

最后，安装主檩条和桥梁，完成后拆除暂时支撑。

耀明后方的钢结构由2台150t履带吊和1台300t履带吊安装，周边道路使用2台100t汽车吊辅助安装。

屋面钢结构安装高度如图6所示：

图6屋面钢结构安装立面

4立式把握支架

4.1暂时屋面支撑系统

浦东足球场摘用的中心压环耀明系统与传统螺旋形耀明系统的区别在于中心压环（1.5mX1.5m箱体截面）和半径梁（1.4mX0.7m箱体截面）。因此，应使用支架进行施工。

由径向梁和中压环组成的T形构件在安装时在结构上没有系统化，必须全部放置在暂时支撑上以保证结构的稳定性。单体组合构件摘用三点式齿条，压环梁两端固定在竖向把握支架上端，半径梁端部固定在钢支架上。

暂时支撑如图7所示：

图7暂时支撑面

4.2支架方案比较

假如常规仅受压支撑，则在安装径向索时，整个车顶将被抬高，超出设计构型，只能安装后径向梁的内把握台等部件。这些安装后组件安装在设计配置级别之上。

本项目长期钢结构屋顶为柔性结构，在张拉后段和屋顶安装过程中，该结构不断挠曲直至屋顶接近设计构型。这些后期安装的构件高度难以把握，构件的内应力是安装后屋面变形产生的。同时摘用拉力控压支架，张拉前支架支撑中压环，张拉后支架内拉索可拉动中压环。压环在耀明过程中始终处于设计构型，施工完成后结构的外形和内部强度将更接近设计状态，这也为计算分析所证实。

4.3竖向拉压把握支架施工技术

一个垂直的张力-压缩把握支架在组件组装过程中支撑着顶部的压力。径向拉索整体结构升起时，还可以拉动中间压环将其固定在设计的构型中，以称心后续结构安装的需要。

有46组拉压把握支架。斗拱总高度为24～30m。支架的下部装有延伸到支架或底板上的预埋件。钢架转换）安装在压环梁上；通过千斤顶、钢丝等机构称心屋面抗压、抗拉和竖向位移的要求。剪切和压缩把握支架的高度如图8所示。

图8剪切和压缩把握支架高度

竖向拉压把握支架施工工艺如下：

①依次安装支撑座（含孔座）、支撑体、上节点；

②支架安装上推后，通过底部千斤顶在钢丝上预加200kN力，消除支架间隙，保证支架刚度。每组支架共安装9根钢丝，钢丝长度为28~33m；

③径向电缆前，支架受压；④压环梁结构成环后，通过千斤顶对钢丝施加规定的拉力值（40～80t），钢丝绳上下工具锁紧。从压缩到拉伸；

⑤屋面主体安装完成后，通过把握千斤顶，46点同时释放钢丝拉力，同步下降。

5钢屋盖吊装技术

屋面钢结构（1.4mx0.7m箱形截面）径向梁之间的中间压圈（1.5mx1.5m箱形截面）摘用法兰螺栓连接。

考虑到压环梁的轴向压缩力，中压环各部分的长度偏差应小于±3mm，所有因素叠加造成的综合误差不应超过±10mm。因此，径向梁和受压环梁组合起来承载T形构件。

共有46个T形组合单元，单元跨距领域为25.3~41.8m，宽度领域为8.2~11.3m，单元质量领域为52.52~68.47t。

5.1现场拼装胎架设置

为保证组合构件的安装精度，将径向梁和压环梁的放大拼装移运到现场，对地下框架中的巨型构件进行安放焊接，验收合格后，组合部件应设计为一个整体，上升到面积。地址。施工现场共安装6至8个组装好的轮胎架，视安装工艺而定。

一个T型构件在现场由三部分组装而成，依据构件的支撑和截面的连接位置，共安装6个框架支撑。

轮胎架的支撑由底座、立杆、斜梁、横梁和机架组成：底座底板由底座盒制成，并用膨胀螺丝固定在地面上。轮胎骨架的平整度和承载能力；分体式支架提供轮胎骨架的侧向稳定性。

将部件组装到轮胎骨架上，然后焊接并安装齿条板以组装对接接头。

组装完成后，依据各部件在空中的位置，对轮胎骨架进行仿真。在升起接头处没有空中静止点的情状下，断开齿条板与胎架内部件的连接，并预降下胎架。

轮胎架的放置平面如图9所示：

图9轮胎骨架定位平面

5.2元器件装配精度把握

如图2-1所示，单三角耀明单元由径向梁、V型支撑外支腿、销钉连接的径向索组成。46个三角张拉单元用环索和中张力环连接成一个整体。

整个系统的精确把握在于上述组件。径向电缆和环形电缆都是固定长度的电缆，无需调整。电缆加工精度为电缆长度的0.01%，即最长40米的径向电缆误差不应超过4毫米。中间压环摘用法兰螺栓连接，这对这些部件的现场装配精度提出了很高的要求。每个T型组合构件由三件式构件焊接在轮胎骨架中，是所有主要受力构件中唯一包含现场焊接的构件。装配轮胎架时，摘用主要把握点坐标，坐标答应偏差为±3mm。主要把握坐标点如图10所示。

图10总成开关把握点示意图

除了把握径向梁的总长度外，径向梁两端分别连接径向索和V形梁外腿的销孔之间的距离是把握的中心。组件轮胎架组装完成（见图11）。

图11为针孔距离把握示意图

径向电缆末端的螺纹板 *** 径向梁的底部法兰并在加工厂焊接。径向梁内侧的中耳板是现场焊接的，这是最后的调整 *** 。

将三个部件连接并焊接在六个框架支架上形成一个单独的组件后，拆下中间框架支架3、4和5。

通过先将单体降到地面的轮胎架上，模拟三点支撑装置在空中的运行情状。当变形稳定后，焊接中耳板。

依据零应力条件加深径向梁与销孔的距离，取理论温度20℃进行计算。由于冬季在室外进行现场摘集，实际温度与理论温度相差较大，因此必须考虑温度补偿。

依据温度变形公式：其中

DL

温度变形，

钢结构的温度变形系数，L为孔距，

时间

为温差。依据计算结果，当室外实际温度为5℃时，理论针孔距离L减小为3.6～6.2mm。

施工现场组装时，天天测量实际温度，计算出销孔间距，放置中耳板。

5.3元器件装配精度把握

对于钢顶，需要综合考虑张拉的前后配置、焊接应力和温度应力的影响，制定科学的吊装方案，确保安装的正确性。

由于T形组合单元的重心不在径向梁的中心，存在偏心。因此，T型组合构件吊装前，在压环梁端部设置两个支撑组，保证整体吊装后形成三角形，增加稳定性。吊装摘用四点吊。摘用有限元施工模拟，正确计算重心位置，摘用反向链条辅助对准压环梁，保证安装精度，吊运T型组合应转移。员对升降回路的可靠性进行分析。

通过对T型组合构件吊装的有限元分析（见图12），吊装接头处板材的最大应力仅为161MPa，径向梁能够称心强度要求。无需添加任何加强板。

图12吊装复合单元分析结果

屋顶安装到位的精度由主要点的坐标把握：坐标的答应偏差为±5mm；径向梁两个销孔的答应偏差为±10mm。暂时屋面支撑安装完成后，安装T型组合构件，微调前后支撑，然后填筑圈梁，形成屋面整体结构。6有线网络建设 ***

依据屋面电缆网的结构形式和现场施工条件，将环路电缆收集在地面和电缆夹上，然后完全升空。环连接到V形支撑的外肢，并成套设置在较高的高度。径向电缆悬空放置，分别用电缆夹连接在环形电缆上。然后用液压千斤顶不断拉动径向索，当索头到达径向梁外侧字典板的设定点时，通过销轴固定，结构成型。

6.1防滑线夹

环形索、径向索和V型杆的内外部分通过铸钢索夹的要害节点连接。在打环过程中，电缆的长度变长，电缆的直径变细，降低了电缆夹的夹紧力。一旦受到线夹两侧环的不平衡力，就会导致线夹轻易滑动。事故就是这样发生的。因此，应特殊注重电缆夹的防滑性能。执行电缆夹防滑测试，以确保环形电缆在拉伸时不会滑进电缆夹（见图13）。

图13线夹防滑测试结果

试验表明，单环电缆与电缆夹之间的防滑力20t，电缆夹的防滑力160t。

在径向电缆前面，环形电缆与电缆夹之间的接触力来自于小盖板的预紧力。径向电缆安装后，环形电缆与电缆夹之间的接触力主要来自径向电缆环对环形电缆的被动力。因此，电缆夹的实际行人承载力更大，但目前的测试 *** 无法模拟。

6.2环索吊装施工

在电缆卷筒上打开16节直径为100mm的封闭电缆后，在现场安装的46个环形电缆支撑平台上敷设和移动电缆。

16根钢索首尾相连，成对连接成8根环索和46根索夹。电缆夹通过上下盖板夹紧电缆，然后使用上下吊节点（上吊节点安装在径向梁内的悬臂端，下吊节点安装在立耳上).电缆夹盖板）和一套46起吊工具等工具将吊索吊装到位。

6.3径向线张拉

在径向梁外侧的竖直撑杆两侧焊接有两根水平工具串，两根工具撑杆由两束工具索连接。径向电缆头内部与仪器反力梁相连，反力梁两侧分别安装两个400t接头。通过耀名槽，径向线头不断靠近垂直耳板，意见在销轴到位后佩戴。46根径向索全部安装好，结构成型后，即可拆除张拉仪器。

7结语

浦东足球场的屋顶摘用了世界首创的中置压环和螺旋式张拉结构体系，对施工 *** 和安装精度提出了很高的要求。

对于结构特征：

①利用有限元对整个施工过程进行模拟分析，确定总体技术方向和详尽施工工艺；

②暂时支护系统摘用创新的竖向拉压把握支护技术，既称心结构在安装初始状态的整体稳定性，又称心预应力耀明和压转拉的要求；③钢屋盖结构综合考虑预应力屋盖前后配置、焊接应力和温度应力的影响，制定科学合理的构件拼装吊装方案，确保钢屋盖施工顺利进行安装；

④依据索网结构特征，环索摘用地面组装上拉施工，径向电缆摘用空中同步上拉施工。

本文来自《上海浦东足球场钢结构屋盖施工要害技术》，作者周峰、张胜杰等；仅供学习分享，如有侵权，请申请下架！