郭正兴：绍兴山水馆弦支穹顶结构施工技术--20140723课件.pptx

绍兴金沙•东方山水国际商务休闲中心 弦支穹顶结构施工技术 东南大学国家预应力工程技术中心   郭正兴 罗 斌 东南大学土木工程施工研究所 2014年7月 一、工程概况 1.工程概况 绍兴金沙•东方山水国际商务休闲中心位于绍兴鉴湖—柯岩旅游度假区，总投资约80亿元，总用地面积约39万平方米，总建筑面积约100万平方米。 由以商务办公、酒店式公寓和五星级酒店为主的商业区，以室内山馆和水馆为主题的旅游区，和以高档低层住宅和高层住宅为主的住宅区三个功能区块组成。 1.工程概况 以室内山馆和水馆为主题的旅游区包括A、B、C、D、E、F六个场馆，其中A、B、C三馆钢结构主体部分结构形式类似，都为钢桁架弦支穹顶组合网壳结构，即结构外围区域为钢桁架组合网壳，而中心区域为弦支穹顶。 场 馆 钢结构主体/m 中心弦支穹顶/m 长轴 短轴 矢高 长轴 短轴 矢高 A 120 60 11.5 72 36 1.95 B 124 72 11.5 83 48 1.95 C 226 135 29 64 44 0.48 二、结构特点 2. 结构特点 以C馆为例： 屋盖结构体系采用“钢桁架弦支穹顶组合网壳结构”。 由上部弦支穹顶、中央环桁架、径向桁架、下部屋面网壳组成。 借鉴巨型结构体系概念，采用“主骨架+次结构”的结构形式。 2. 结构特点 径向主桁架+环桁架 联方型支撑 环梁 径向脊梁+环梁+屋面斜杆 索杆系 中央弦支穹顶 钢桁架组合网壳 钢桁架弦支穹顶组合网壳 2. 结构特点 主骨架由16榀径向桁架和1道中央环桁架构成，径向主桁架采用倒三角形截面形式，截面宽4m，高4m；中央环桁架采用倒三角形截面，宽6m-7m不等，高4m。 次结构由联方形网格和马道组成。中央环桁架内部采用环肋形弦支穹顶结构，上方采光玻璃顶。 长轴为229.0 米，短轴为138.4 米 结构顶标高约28.5m； 中央穹顶长64m，宽44m 2. 结构特点 中央弦支穹顶 钢桁架组合网壳 2. 结构特点 弦支穹顶是结合空间网壳和索穹顶结构的一种合理的新型大跨空间结构，其基本思想是将索穹顶的柔性上弦用刚性的单层网壳替代。 弦支穹顶结构受力特征 单层网壳与去掉上弦柔性索的索穹顶组合 2. 结构特点 弦支穹顶结构受力特征 在结构成形时，通过施加合理的预拉力给环索、径向索，使撑杆产生向上的分力，在上层构件中建立起预应力，使结构产生反拱变形。 在荷载作用时，荷载通过上端的单层网壳传到下端的撑杆，再通过撑杆传给索，索受力后产生对支座的反向拉力；与此同时，撑杆的作用大大减少了上部单层网壳各节点的竖向位移和变形，杆件的内力相对单层网壳也有较大幅度的降低。 2. 结构特点 与单层网壳相比较而言，下部的索撑体系不仅增强了总体结构的刚度，还提高了单层网壳的稳定性，克服了单层网壳对缺陷敏感的缺点，从而可以实现结构跨度更大、网壳矢高更小。 与索穹顶相比较而言，用刚性的上弦层取代柔性的上弦索，使施工大为简化。 弦支穹顶结构受力特征 2. 结构特点 a.单层网壳边缘向外水平推力需拉力环 b.索穹顶边缘向内水平拉力需压力环 结构对边界约束的要求明显降低。 单层网壳以及索穹顶分别对周边支承结构有较大的推力或拉力，而弦支穹顶结构的径向拉杆和环向索能够减小甚至抵消支座水平力。从而大大降低对下部结构抗侧性能的要求，并使支座受力明确，易于设计与制作，使该结构体系具有更广泛的适用性。 弦支穹顶结构受力特征 三、施工过程 3.施工过程 总结已建弦支穹顶结构，上部钢结构网壳和下部索杆系的安装方法大部分为在满堂脚手架上进而原位拼装，极少数工程采用了网壳整体提升或索杆系部分提升的施工安装方法； 而根据预应力施加对象的不同，可将弦支穹顶的张拉方式分为3大类，即张拉环向索、张拉径向索和顶升撑杆。 3. 施工过程 满堂脚手架上钢构拼装 径向索安装现场 济南奥体中心体育馆 3. 施工过程 满堂脚手架上钢构拼装 环向索张拉现场 常州市体育馆 3. 施工过程 搭设满堂脚手架进行结构安装、张拉 营口奥体中心体育馆 调节撑杆，施加预应力 3. 施工过程 搭设脚手架，安装网壳 安装撑杆、下端节点及径向钢拉杆 环索提升 茌平体育馆 现绍兴山水馆的弦支穹顶结构体系与以往不同 该工程采用胎架支撑，上部网壳地面拼装、分单元高空吊装，下部索杆系无支架整体提升的方法进行安装。 3.施工过程 避免了满堂脚手架支撑安装需要的大量支撑系统，大大节省了施工措施费用； 索杆系整体提升安装效率高、现场施工组织管理一目了然。 C馆弦支穹顶施工现场 3.施工过程 3.施工过程 安装环桁架支撑胎架 高空分段安装中央环桁架 3.施工过程 分块吊装弦支穹顶上部网壳 分段吊装径向桁架 3.施工过程 分块吊装下部屋面组合网壳 散件高空补档 索杆系无支架整体提升 3.施工过程 索杆系无支架