李海文 郝海龙 朱沈来 胡鹏
中建二局安装工程有限公司，北京 100032
摘要：成都东安湖体育公园体育场钢屋盖立面斜向交叉网格柱为双曲管交织网格，采用临时支撑，分单元吊装方法进行安装。单个吊装单元重量大且网格柱与地面成一定夹角，柱脚为万向铰支座。结构位于一层楼板上，安装支撑架的设计及安拆方法为保证钢结构施工质量及安全的最关键因素之一。通过全面分析结构设计意图及现场实际情况，支撑架整体采用瞬变结构体系，底部采用过度底座荷载分散结构。使用MIDAS软件对支撑架进行多工况模拟分析，确定最优设计形式。施工过程中收集数据，形成理论实际对比模型，最终保证支撑体系安全可靠，经济节约。
关键词：体育场 临时支撑 瞬变体系 斜向交叉网格
Design and application of the temporary support structure of the oblique cross grid on the facade of the stadium
LI Haiwen HAO Hailong ZHU Shenlai HU Peng
(China construction second engineering installation engineering co. LTD,Beijin 100032 China)
Abstract: The slant cross grid columns of the steel facade of Chengdu Dong'an Lake Sports Park is hyperbolic pipe interwoven grid, and is installed by temporary support and unit hoisting method. The weight of a single hoisting unit is large, and the grid column forms an certain angle with the ground. The column base is a universal hinge support. The structure is located on the first floor. The design and installation of the support frame is one of the key factors to ensure the construction quality and safety of the steel structure. According to the comprehensive analysis on the structural design intent and the actual situation on site, the whole support frame adopts the transient structure system, and the bottom adopts the dispersion structure of the excessive base load. Midas software is used to simulate and analyze the several working conditions of the support frame to determine the optimal design. During the construction process, the data is collected, and a practical model which is compared with theory is formulated. Finally, the safety, reliability and economy of the support system is ensured.
Keyword：Stadium Temporary Support Instantaneously Changeable System Diagonal Cross Mesh
引言
1.1工程概况
东安湖体育公园体育场为2021年第31届世界大学生运动会开闭幕式主会场。总建筑面积12万平米，为4万座体育场。屋盖平面为正圆形，为大悬挑钢结构屋盖，投影直径300m,最大高度为50m，结构跨度为290m。屋盖钢结构为悬挑平面桁架+立面单层交叉网格柱。钢屋盖采用88组交叉圆管构成立面单层网格，为屋盖提供外环支承。
1.2施工方法介绍
立面交叉网格柱分单元吊装前，在7m平台设置独立标准节支撑。吊装立面斜向交叉网格柱时，底部一端与固定铰支座连接，上端放置在临时支撑顶部。支撑架使用60型号塔吊标准节作为主要单元，两端设置型钢转换段与转换底座。支撑架与7m混凝土平台膨胀螺栓限位固定，与网格柱单元焊接固定，整体形成瞬变稳定体系。同时内设两道揽风钢丝绳，增加结构使用安全保障。
1.3临时支撑结构设计
结构简化模型提炼分析
吊装单元自身刚度大，简化为刚体单元；支撑体系简化为二力杆单元，铰支座约束简化为铰接约束；底部膨胀螺栓抗拔力较弱，无法限制底座竖向转动，简化为铰接约束。单元在重力作用下有向外旋转趋势，水平产生虚位移后，无抵消虚位移约束，旋转趋势由支撑结构二力单元承担。
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支撑架搭设示意图 荷载加载图 反力结果图
过度底座设计
底部为混凝土框架体系，楼板设计承载力50KN/㎡，远小于上部支撑反力（详见结构仿真反力值）。支撑荷载直接传递至混凝土梁，通过有效的过度底座，将荷载安设计荷载值传递至周围混凝土梁上。转化底座中间设置铰接节点，释放中间横梁弯矩，如下图所示。
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实体模型 混凝土梁承载力设计值及分配值 增加转换底座荷载分配变化图
通过底部转换节点措施，荷载由原先不满足混凝土结构承载力设计值要求，降低至设计荷载线以下，满足设计荷载要求。进而节约下部混凝土框架结构加固。
结构仿真分析
根据吊装的实际情况及立面交叉网格实体，使用有限元分析软件MIDAS进行建模计算。支撑架使用塔吊标准节作为主要支撑单元，两端设置分标准支撑及转换底座，最大高度14.5米。支撑架在上部结构吊装焊接完成后卸载拆除。统计各荷载取值，考虑施工及上部结构荷载，建立如下计算模型，如下图：
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1.4临时支撑数据对比
施工过程中，支撑体系搭设垂直度及各节点焊接按照规范要求设置，各阶段对支撑体系进行测量数据收集。吊装单元就位卸载采用分级卸载，每级协助完成后，暂停观察，各位置变形、结构连接无异常，继续进行卸载。通过卸载与模拟数据对比，实测数据前期变化较大为现场支撑架组装间隙影响。在后续荷载逐步加大过程中，实际施工过程与仿真模拟数据逐渐靠近，趋势相符。具体测量数据见表1；
表1：支撑架模拟数据与实测数据统计表
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1.5结论分析
成都东安湖体育公园体育场在钢结构施工中，采用标准节支撑体系，通过有限元分析、人为干预荷载分配等手段，设计支撑体系，取消下部结构回顶支撑。加快施工进展，大幅度降低施工成本。通过过程中实测数据与理论数据对比分析，为后续支撑体系设计提供理论支撑。
参考文献：
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[5]临时支撑架底座优化设计的有限元数值分析 闫晓宇 燕山大学
[6]江苏大剧院戏剧厅临时支撑提前卸载方案研究 建筑结构 王昌彤 曹平周 李德 傅新芝 吴文平
[7]钢结构施工用高空临时支撑定位体系的设置与优化 工程建设与设计 黄韬睿
[8]某体育场钢结构屋架临时支撑施工技术 施工技术 李旭
第一作者：李海文，男，1990年出生，学士，助理工程师，手机号13763890653，邮箱371651558@qq.com，联系地址：四川省郫都区港北七路中建二局制造基地。