國家體育場(鳥巢)工程鋼結構支撐塔架設計

1、1國家體育場（鳥巢）工程鋼結構支撐塔架設計封葉劍曹峰崔明芝魏義進摘要：本文主要是對國家體育場主桁架安裝過程中所使用的支撐塔架的設計過程進行介紹，并對支撐塔架卸載過程中監(jiān)測到的支撐塔架應力情況進行分析，從而總結出大噸位支撐體系設計時應注意的問題。關鍵詞：支撐塔架、抗側力體系、空間排架、格構式柱、應力比國家體育場為2008年北京奧運會的主體育場，建筑頂面呈馬鞍型，大跨度屋蓋支撐于周邊24根桁架柱上。主桁架圍繞屋蓋中間開口呈放射形布置，與桁架

2、柱、頂面及立面次結構一起形成了“鳥巢”的特殊建筑造型。主桁架盡可能直通或接近直通，并在中部形成由分段直線構成的內環(huán)，構件截面均為箱形截面，其空間位置復雜多變，形體宏大、美觀。1支撐布置及設計技術條件國家體育場屋蓋鋼結構屬大跨度空間巨型桁架結構，構架自重產(chǎn)生的內力所占比例較大。根據(jù)鋼結構安裝施工組織設計，鋼結構總體安裝采用分段吊裝高空對接的方法（也簡稱散裝法）施工，在結構施工過程中設置了78個支撐點，支撐點設置在主桁架下弦交叉節(jié)點的位置，

3、如下圖所示。支撐塔架設計的技術條件來源于支撐卸載分析的結果，它給出了整體、分級同步的卸載過程中，各個支撐點在各個卸載子步的反力情況。統(tǒng)計其中每個點在所有步驟中的最大反力就是施加在支撐塔架上的使用荷載。同時，在桁架的安裝過程中，雖然支撐塔架所受的豎向力沒有在卸載過程中相3雙角鋼十字形布置。為節(jié)約鋼材支撐塔架的斜腹桿采用X形交叉體系腹桿，設計時只考慮其受拉不考慮其受壓，其截面型式采用角鋼。為提高支撐塔架的柱身的抗扭剛度，在每節(jié)標準段的兩端和

4、中間區(qū)域設置交叉橫隔，交叉橫隔的截面采用角鋼。柱頂系桿桁架的設計方式與支撐塔架基本相同。22抗側力體系的形成本支撐塔架主要考慮的水平側力為風荷載。除支撐塔架自身及柱頂系桿桁架需抵抗風荷載外，主要考慮支撐于塔架塔身上的主桁架受風作用。主桁架軸線高12m，上、下弦桿多為10001000mm的箱形梁，腹桿為600600mm的箱形梁。主桁架受風面大，處在高空，受風作用敏感。為增強各支撐塔架整體協(xié)同抗風的能力，在各支撐塔架頂部設置格構式柱頂系桿作

5、為水平支撐體系。另外，為提高整體結構柱頂平面支撐系統(tǒng)的抗扭剛度，在角部區(qū)域設置隅撐。計算分析表明，上述結構的整體工作接近于空間排架結構，支撐塔架的受力與懸臂柱類似，為提高整體結構的抗側能力，單方面增加支撐塔架強度和剛度是遠遠不夠的，也是極不經(jīng)濟的，因此，為傳遞側向風載，需進一步采取其他措施，形成整體結構的抗力體系。根據(jù)現(xiàn)場條件，施工時可在中圈和外圈的支撐塔架頂部設置雙向纜風用以傳遞屋蓋主桁架所受風載，內圈支撐塔架所受屋蓋主桁架的風載由整