濟(jì)南奧奧體中中心場場館鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特色色與健健康監(jiān)監(jiān)測一、引引言二、場場館鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑筑特色色三、鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)健康康監(jiān)測測四、結(jié)結(jié)論匯報(bào)內(nèi)內(nèi)容一、引引言引言：濟(jì)南奧奧體中中心是是第十十一屆屆全國國運(yùn)動動會的的主會會場，，包括括一場三館，總體體布局局呈““東荷荷西柳柳”，，6萬入體體育場場在西西邊，，呈““柳葉葉”造造型;體育館館、網(wǎng)網(wǎng)球中中心、、游泳泳中心心在東東邊，，呈““荷花花”造造型。。其功功能上上滿足足全國國運(yùn)動動會和和世界界單項(xiàng)項(xiàng)體育育賽事事的要要求，，設(shè)計(jì)計(jì)上成成為具具有濃濃郁地地方文文化特特色的的標(biāo)志志性建建筑，，賽后后成為為濟(jì)南南的城城市標(biāo)標(biāo)志廣廣場。。大型體體育場場館人人流密密集，，屋蓋蓋鋼結(jié)結(jié)構(gòu)跨跨度大大、受受力復(fù)復(fù)雜，，確保保其結(jié)結(jié)構(gòu)施施工和和使用用安全全尤為為重要要，為為此濟(jì)濟(jì)南奧奧體中中心進(jìn)進(jìn)行了了鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的的健康康監(jiān)測測，建建立了了基于于光纖光光柵傳傳感技技術(shù)的的剛性性桿件件應(yīng)變變監(jiān)測測系統(tǒng)統(tǒng)以及及基于于電磁磁感應(yīng)應(yīng)技術(shù)術(shù)的索索應(yīng)力力監(jiān)測測系統(tǒng)統(tǒng)，從鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)安裝裝開始始直至至竣工工后一一年內(nèi)內(nèi)對場場館鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的關(guān)關(guān)鍵桿桿件進(jìn)進(jìn)行內(nèi)內(nèi)力監(jiān)監(jiān)測，，實(shí)踐踐表明明，該該監(jiān)測測系統(tǒng)統(tǒng)抗干干擾能能力強(qiáng)強(qiáng)，性性能穩(wěn)穩(wěn)定，，監(jiān)測測效果果良好好。二、場場館鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑筑特色色2.1體育場場體育場場外輪輪廓為為近似似橢圓圓形，，長軸軸長約約360m,短軸長長約310m，規(guī)模模為6000座。在在建筑筑造型型上充充分體體現(xiàn)濟(jì)濟(jì)南市市的地地域、、文化化特色色，以以濟(jì)南南市的的市樹樹“柳柳樹””為主主題，，將垂垂柳柔柔美飄飄逸的的形態(tài)態(tài)化為為建筑筑語言言。體育場場建筑筑效果果圖2.1體育場場結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)特特色：：（1）結(jié)構(gòu)體體系采采用空空間折折板型型鋼析析架，，結(jié)構(gòu)構(gòu)受力力均勻勻，每每片罩罩棚用用鋼量量僅為為3000噸，是是相同同規(guī)模模體育育場罩罩棚用用鋼量量的一一半（2）為了增增強(qiáng)結(jié)結(jié)構(gòu)的的整體體穩(wěn)定定性和和側(cè)向向抗扭扭剛度度，除除了環(huán)環(huán)向次桁架架外，在在看臺臺頂部部支座座間設(shè)設(shè)5對縱向向支撐撐，桁架架下弦平平面設(shè)設(shè)置了了6道水平平支撐撐，水水平支支撐采采用直直徑5Omm棒鋼，，施加加初始始預(yù)應(yīng)應(yīng)力（（經(jīng)過過反復(fù)復(fù)調(diào)試試，初初始預(yù)預(yù)應(yīng)力力取0.2fy時(shí)，拉拉索受受力狀狀態(tài)最最優(yōu)））（3）罩棚內(nèi)內(nèi)支座座位置置的選選取獨(dú)獨(dú)具匠匠心，，計(jì)算算和健健康監(jiān)監(jiān)測結(jié)結(jié)果表表明，，在自自重作作用下下，內(nèi)內(nèi)支座座位置置近乎乎于整整個(gè)罩罩棚結(jié)結(jié)構(gòu)的的重心心，因因此外外支座座處桿桿件受受力較較小2.1體育場場鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)罩棚棚平面面、立立面和和剖面面圖2.2體育館館體育館館位于于奧休休中心心場館館區(qū)的的東部部，為為一圓圓形建建筑，，建筑筑面積積約5.2萬平方米米，體育育館觀眾眾席1000座以上，，配套建建設(shè)20片室外籃籃球訓(xùn)練練館。其其鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)工程包包括:體育館主主館鋼結(jié)結(jié)構(gòu)屋蓋蓋、體育育館36個(gè)大小花花瓣、訓(xùn)訓(xùn)練館和和熱身館館。體育育館主館館鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)屋蓋采采用弦支支彎頂結(jié)結(jié)構(gòu)，大大小花瓣瓣為網(wǎng)殼殼結(jié)構(gòu)、、訓(xùn)練館館和熱身身館采用用了空間間折板網(wǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)構(gòu)。體育館主主館鋼結(jié)結(jié)構(gòu)屋蓋蓋形狀為為圓形，，圓形直直徑為122米，屋蓋蓋矢高為為12.2米;未施加預(yù)預(yù)應(yīng)力之之前整個(gè)個(gè)單層網(wǎng)網(wǎng)殼豎向向剛度較較小。在在穹頂頂頂部設(shè)2.5m高的風(fēng)帽帽，風(fēng)帽帽為單層層網(wǎng)殼，，直徑27.792m，屋蓋采采用弦支支穹頂結(jié)結(jié)構(gòu)體系系。2.2體育館索桿部分分示意圖圖2.2體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特色：：（1）整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)支承于于周邊混混凝土環(huán)環(huán)梁上，，弦支穹穹頂為剛剛?cè)犭s交交索桿梁梁體系，，上部單單層網(wǎng)殼殼承擔(dān)了了大部分分的荷載載，力流流大部由由其傳遞遞，但穩(wěn)穩(wěn)定性不不足，下下部預(yù)應(yīng)應(yīng)力索桿桿體系增增強(qiáng)了體體系剛度度，減少少了結(jié)構(gòu)構(gòu)位移（2）由于該結(jié)結(jié)構(gòu)單層層網(wǎng)殼采采用的是是傳統(tǒng)球球面網(wǎng)殼殼結(jié)構(gòu)外外形，結(jié)結(jié)構(gòu)呈極極軸對稱稱，因此此各環(huán)徑徑向鋼拉拉桿、環(huán)環(huán)向索及及撐桿的的軸力均均相同，，這一結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)便于同同步張拉拉過程中中的分區(qū)區(qū)控制（3）肋環(huán)型拉拉索的布布置形式式?jīng)Q定了了徑向鋼鋼拉桿和和撐桿對對環(huán)向索索環(huán)向約約束較小小，易產(chǎn)產(chǎn)生環(huán)向向的偏擺擺，為了了改善結(jié)結(jié)構(gòu)體系系的動力力特性，，在徑向向馬道支支點(diǎn)和相相鄰的豎豎向壓桿桿的上節(jié)節(jié)點(diǎn)之間間設(shè)置斜斜拉構(gòu)造造鋼棒，，構(gòu)造鋼鋼棒均采采用Φ55張緊，下下部三圈圈索桿體體系的扭扭轉(zhuǎn)剛度度得以提提高，其其環(huán)向扭扭轉(zhuǎn)問題題得到解解決2.3游泳館和和網(wǎng)球中中心網(wǎng)球中心心賽場形形近似一一“逗號號”，南南北長約約171m,東西寬約約223m，地下一一層，地地上四層層，看臺臺規(guī)模約約4000座，看臺臺及功能能用房采采用鋼筋筋混凝土土框架剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)。上上部鋼結(jié)結(jié)構(gòu)根據(jù)據(jù)不同的的建筑分分區(qū)以及及結(jié)構(gòu)經(jīng)經(jīng)濟(jì)合理理性分別別采用不不同的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式，其中中室內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)球館采采用管析析架結(jié)構(gòu)構(gòu)，中庭庭屋蓋采采用工字字鋼梁結(jié)結(jié)構(gòu)，中中心賽場場罩棚采采用懸挑挑空間折折板結(jié)構(gòu)構(gòu)，培面面采用空空間折板板結(jié)構(gòu)，，建筑上上形成柳柳葉造型型，和其其他兩館館一場相相呼應(yīng)。。游泳館位位于整個(gè)個(gè)場地的的東北角角，它與與東南角角的網(wǎng)球球館沿東東西向軸軸線成對對稱式布布置，環(huán)環(huán)抱著東東區(qū)的中中心場館館—體育館。。游泳館館外輪廓廓南北約約102米，東西西約193米，下部部為鋼筋筋混凝土土框架結(jié)結(jié)構(gòu)，外外罩為折折板型鋼鋼結(jié)構(gòu)。。2.3游泳館和和網(wǎng)球中中心網(wǎng)球中心心鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)平面布布置圖游泳館鋼鋼結(jié)構(gòu)布布置圖三、鋼結(jié)結(jié)構(gòu)健康康監(jiān)測結(jié)構(gòu)的健健康監(jiān)測測是指利用用現(xiàn)代無無損傳感感技術(shù)，，基于所所測結(jié)構(gòu)構(gòu)的響應(yīng)應(yīng)對結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行特特性判斷斷和力學(xué)學(xué)分析，，監(jiān)側(cè)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的損傷傷和剛度度退化狀狀況，從從而保證證結(jié)構(gòu)施施工和服服役期間間的安全全。幾種檢測測技術(shù)及及其優(yōu)缺缺點(diǎn)：☉傳統(tǒng)的的電阻應(yīng)應(yīng)變片：：抗干擾擾能力差差、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)布置不不易、存存在溫漂漂和零漂漂問題、、長期結(jié)結(jié)果可能能失真等等☉振弦式式應(yīng)變傳傳感器：：正常使使用年限限有限、、使用不不方便、、不適合合大規(guī)模模集成使使用等☉基于現(xiàn)現(xiàn)代傳感感技術(shù)的的光纖光光柵傳感感器：抗抗電磁干干擾、抗抗腐蝕能能力強(qiáng)、、可靠性性好、靈靈敏度高高、壽命命長（可可以在25年內(nèi)不退退化），，可以實(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距距離監(jiān)測測，信號號損失極極小等3.1應(yīng)變監(jiān)測測測點(diǎn)布布置體育場健健康監(jiān)測測應(yīng)變監(jiān)監(jiān)測方案案☉鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)罩棚：：針對濟(jì)南南奧體中中心體育育場罩棚棚鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力力特點(diǎn)，，考慮到到對稱性性，根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)懸懸挑跨度度并體現(xiàn)現(xiàn)一般性性，選擇擇了大中中小跨度度的三榀榀桁架，，其中4軸線位于于罩棚中中央，跨跨度最大大；61軸線為罩罩棚最邊邊跨，跨跨度最小?。?8軸線位于于二者之之間。如如下圖：：3.1應(yīng)變監(jiān)測測測點(diǎn)布布置應(yīng)變監(jiān)測測軸線（（圖示為為右半跨跨罩棚））3.1應(yīng)變監(jiān)測測測點(diǎn)布布置體育場健健康監(jiān)測測應(yīng)變監(jiān)監(jiān)測方案案☉應(yīng)變監(jiān)監(jiān)測部位位桿件：：應(yīng)變監(jiān)測測部位桿桿件的選選擇將主主要側(cè)重重屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)在構(gòu)構(gòu)件安裝裝施工過過程(包括卸載載過程)中應(yīng)力較較大的桿桿件部位位，需要要同時(shí)兼兼顧不同同桿件類類型。5a、5b、5c處為馬道道安裝處處的桿件件；4a、4b、4c處為臨時(shí)時(shí)支撐上上部的桿桿件；1、2a、2b、6、7處均為支支座處桿桿件；3a、3b、3c為應(yīng)變變變化較復(fù)復(fù)雜、受受力較大大的桿件件。如下下圖：3.1應(yīng)變監(jiān)測測測點(diǎn)布布置每榀桁架架測點(diǎn)布布置3.1應(yīng)變監(jiān)測測測點(diǎn)布布置體育館弦弦支穹頂頂鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)監(jiān)測方方案由于體育育館結(jié)構(gòu)構(gòu)對稱，，我們選選取了3個(gè)半跨測測試截面面進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測，每每半跨結(jié)結(jié)構(gòu)分別別對應(yīng)軸軸線為軸軸線12、24和36。此三個(gè)個(gè)軸線對對稱分布布于結(jié)構(gòu)構(gòu)平面，，能較完完整的反反應(yīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力力狀態(tài)。。半跨截面面分布主體結(jié)構(gòu)構(gòu)應(yīng)力測測點(diǎn)布置置選定桿桿件3.2監(jiān)測結(jié)果果分析為了說明明監(jiān)測的的效果，，對于體育場我們僅選選擇4軸線支座座桿件的的內(nèi)力變變化進(jìn)行行分析。。將該桿桿件所有有監(jiān)測日日期的監(jiān)監(jiān)測應(yīng)力力大小繪繪制成曲曲線，描描繪出其其在整個(gè)個(gè)施工階階段的應(yīng)應(yīng)力變。。如圖：：4軸支座斜斜桿應(yīng)力力變化圖圖3.2監(jiān)測結(jié)果果分析對于體育館，我們選選擇12軸索桿體體系的內(nèi)內(nèi)力變化化進(jìn)行分分析。如如下表(表中僅列列出部分分?jǐn)?shù)據(jù)））：四、結(jié)論論◎結(jié)論論：1、大跨空空間結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)進(jìn)行總裝裝分析至至關(guān)重要要。采用用整體總總裝模型型進(jìn)行分分析研究究下部混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)對上上部鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的影影響，能能夠正確確揭示上上下部結(jié)結(jié)構(gòu)在重重力、風(fēng)風(fēng)、地震震、溫度度等多種種荷載作作用下的的變形受受力性能能，確保保結(jié)構(gòu)安安全可靠靠、經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理。。2、對重要要結(jié)構(gòu)，，節(jié)點(diǎn)計(jì)計(jì)算模型型的簡化化，必要要時(shí)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行鉸接接剛接雙雙控分析析;對復(fù)雜空空間結(jié)構(gòu)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)對其其進(jìn)行有有限