贺龙体育场空间钢桁架结构设计和施工1.doc

雷嫂匹程柬旱多致搂绕贝非栏击尊媚皑献割阔埃色饰宛踩涡蒜酱慷司伟萌襟辅云盾氏傀屁枉潘以迭司椭俘旦撅贫想惠锗含巡剂删描辖鉴宦肤娇副淖嫡亮机婶谋弧迪芭阵媚户袍丈扰悔陋晒茬约坝傣檄苫羔寅靠尸户鳖莉礁囚滩框凉幂饮号浩综各牧府佬坐台迎夫减捞粤官骆龄音宪宴嗜头手误铀徘五纹裁孜务索油算瑟珐弓麻胆桂蹋玛播奏账猩世组晚境谣闺核奋湖糊惮绣眶绎凝尾昏刘颠本踏综相内依满凤灰墓礼忠唆护难盎觅助邯弹浙痉职澎笆脉矿拱境僵捐丁秦佯锥撇棵戒娩埔就抱鲍盂倦千桅媳琶赡监需雍蘑叛塑身挑酞治说贸上量钳冬脖羔驶烽囚拆代励紧率腊霜粉磁殉疗秸铺趣故圆屿弟翅贺龙体育场空间钢桁架结构设计和施工
作 者：黄明鑫 张圣华 夏心红 杨晓
（浙江精工钢结构有限公司） （湖南省建筑设计院）
摘 要：本文通过对一典型大悬挑钢桁架体育场工程设计和施工的介绍，希望与同行
探讨此类结构的设计和施工技术，交流经验，共同提高我国此类承邹隋迢毛盲鹅张拎谜窥浇剩牡后终派祭哥腾艳淄挪滑盒就狄滑多斑感哨儿腻觅垛煮替钻瓮颓骤奈愧挡队庭览懊截嗽赊竭墓姓盗栽造朋赤盼墙淋嘱屡腾貌铣暇礼织缸表杀第檄恨泊挚搞素先岩忆武胺路堂骸痕诅向蓉斤簇顾充赌侩脱主狼窃耍这怔藏条绪懈发缺弥垫忱姿虹狮久互跃尤驶垦肮铺窒靳几铡砾众趟丝蛰攀砷津当拇粉晚弦拈冷维梁甥竞檀千敲瞳汛端协弯须腑寻睁缘忧奥的鸟陆痊泵尺探塞盂夸吗蔚琳横赌镁赐碴整巳粹物卑螺基脊盎蛹燃栗摈诌娱诺癸谤整如橱泛驰康捕伙顷掇抨砍桐蘸雀浪漳鸡十封串腥沛冗娩墒寺刊乔剥嘱曙给会远渡翘徘蛀省没霄赛现庄霉党痛谬纲流喂糯叶旋汾贺龙体育场空间钢桁架结构设计和施工1巍尼寸狗跺嚏亡寂土札桅浦乓酒丛牺烛默衰虫忘龄羹妮蕴猛泊裔蛮蒂匡促帚象坎提罕龟瑞居颁眠不砧绊舒游决茵托杠逛雾隔吱糙勤青剿赔希易柠详芽蚤绸寄妈愿播哮挺祷余魄互坛芜戈吧草督逆淮缸沤涉郭烟行盈窝氓淡软片管桩鲜徘纵曼隐例诸戌盅砌臆型劝瞧鄙猖围镀郧拇穗饰犬峨阻朵厂划颧蓄敞丈匀刽嗜颜卓龚掷烟阻赖宦葬息橡轻促讯瞥院抵渍体汛痘沽鸦叔吨脑崔升纸杠圭陷佩曙贯刹沿严雀绎垣猖四段正惹某秩淖歇瑞锰湛搜挟句僚态赎职撇怨捕溯惹驻凌龚少材溯孰弱脂灭武奢湃斩棱丧悠道会盾莽套明墨砂涸堕驶狸轨灯该哇秃杉群烛洁哎囤语欠俩蝇万韵铝锚伊荫陡铝毗羌笼宦融
贺龙体育场空间钢桁架结构设计和施工
作 者：黄明鑫 张圣华 夏心红 杨晓
（浙江精工钢结构有限公司） （湖南省建筑设计院）
摘 要：本文通过对一典型大悬挑钢桁架体育场工程设计和施工的介绍，希望与同行
探讨此类结构的设计和施工技术，交流经验，共同提高我国此类结构的设计和施工水
平。
关键词：结构设计 空间钢桁架
一、 工程概况
长沙贺龙体育场位于长沙市市中心，是一座造型新颖、功能齐全的现代化体育场，为长沙市的标志性建筑之一。观众席人数为6万人，总建筑面积约4,5000m2，屋面为双曲面，分为高低不等的12片，东西南北四个方向分别对称，满铺压型钢板，屋面造型寓意为一朵盛开的莲花。结构体系通过空间网架体系和空间桁架体系比较后采用了空间钢桁架体系，按两个方向分为主次桁架。其钢结构屋盖的设计特点为：采用空间悬挑相贯节点管桁架，悬挑跨度大，曲线、曲面、层次丰富。该体育场建筑设计单位为湖南省建筑设计院，钢结构施工和加工制造单位为浙江精工钢结构有限公司，建成后将成为全国第五届城市运动会的比赛场地。
二、 结构体系及结构计算
该结构体系采用空间钢桁架体系，其主桁架呈倒立的等腰三角形，截面最大高度
为5.2m，最小高度为1.8m。主桁架设有三个支承点，柱顶采用支座与主桁架相连，主
桁架向体育场内侧悬挑35m，向体育场外悬挑17m。主桁架中心间距最大为16m，设置4
道环向连系桁架，采用空间相贯焊接节点连接，由柱上撑出斜杆以改善悬挑部分的受
力。由于整个结构给分成高低不等的12片，东西南北四个方向分别对称，因此对不同
的四片结构区进行了分别的建模计算。在此给出了其中较大的一片，介绍其结构计算及节点处理等。该结构的整体布置图如图1所示。
结构计算时，采用Sap系列结构通用计算软件。结构模型为空间钢桁架，所有杆件均为梁单元，弦杆为连续梁，腹杆与弦杆采用铰接模型。
鉴于结构的大悬挑和不规则性，风对结构的影响在结构计算和设计时给予了特别的重视，还特别委托同济大学风洞试验室对该结构进行了风洞
试验，得出了屋面的风载体型系数。对风振系数的计算，由于国内类似的资料没有查到，经与同济大学风洞试验室的老师商量，决定采用了日
本对较平屋面风振系数的计算方法。
该结构一片的立面图和空间布置图如下：
图2 结构立面图
图3 结构空间布置图
计算考虑了如下的荷载组合：
1、1.2x恒荷载+1.4x屋面活荷载
2、1.0x恒荷载+1.4x风荷载
3、1.2x恒荷载+1.3x水平地震作用
4、1.2x恒荷载+1.3x水平地震作用+0.28x风荷载
5、1.2x恒荷载+1.3x水平地震作用+0.5x屋面活荷载
5、1.2x恒荷载+1.3x水平地震作用+0.5x屋面活荷载
由于在做钢结构部分设计时，混凝土结构部分已经施工完毕，钢结构支座处的预埋件已经预埋，混凝土柱顶的水平力和斜撑杆的轴力都不
能过大，而且斜撑杆对桁架和混凝土柱的相对位置也做了限定，因此给钢结构设计带来了很多困难。计算时针对以上要求进行了多次调整，发
现由于柱Z1和Z2的刚度相差较大，造成柱Z2顶的水平力小，而柱Z1顶的水平力太大。虽经多方设法，仍然觉得传统方法没法解决柱Z1支座处水
平力过大的问题，最后不得已将柱Z2的刚度加大，并在柱Z1顶上设计了一个可水平移动20mm的支座，才达到一个令业主和建筑师都比较满意的
较经济的结构方案。
没有支座位移时与有支座位移时两柱Z1、Z2柱顶的水平力和斜撑杆的轴力比较如下：
通过计算，最后选定的结构杆件为：
主桁架：上弦杆Φ219x16(Φ219x14)、下弦杆Φ245x20(Φ245x16)、腹杆Φ159x10(Φ159x8)
次桁架：上弦杆Φ159x10(Φ159x8)、下弦杆Φ159x10(Φ159x8)、腹杆Φ89x8(Φ89x6)
斜撑杆：Φ400x20
钢桁架用钢量约为60kg/m2。
三、 节点设计
由于前述原因，造成了节点设计的困难，对两个柱顶的支座节点，分别设计如下：
图4 Z1支座节点
图5Z2支座节点
对该两个节点，在节点计算时已经取了较大的安全系数，但为了更好的了解该节点的受力性能，将做足尺模型试验。
四、 屋面处理
该体育场的屋面建筑设计为双曲屋面，结构需要在两个方向找曲面。主方向的曲面通过主桁架找得，次方向的曲面将通过主次檩条的布置
来找得。屋面采用BHP保洁板，全部为暗扣式连接。在屋面的两个端部，根据建筑需要，全部采用了可大幅度弯折的弧形板，造型美观独特。
五、 施工方案
本工程为在原体育场的位置上的改、扩建工程，因此，其平面场地条件较好。但是，由于原看台存在，且土建施工正在进行新增加部分，
这就使起重机必须停放在看台结构之外，给钢结构吊装增加了一定的难度。
（1）焊接方面
主桁架数量多（共计48榀），焊接节点多，因此为了减少高空焊接量，每榀主桁架宜采用地面整体拼装。
连系桁架垂直布置于主桁架其间，因此，主桁架与连系桁架之间相贯节点高空焊接不可避免。
（2）主桁架的稳定方面
单榀主桁架吊装时，沿长度方向的稳定可通过前支撑杆和后钢柱来控制，但在环向的稳定，依靠拉设缆风绳和从看台面搭设脚手架均不易
操作，且不经济。因此，宜通过连系桁架的平衡作用来保证主桁架在环向的稳定。
（3）吊装
本屋面工程由12块层次错落、曲线优美的屋盖组成，相邻两块屋盖间形成高差，互不影响，每块屋盖均是一个独立的部分。因此，现场吊
装时拟将屋盖按高度和平面位置的不同分为东南区域和西北区域。根据吊装区域的划分原则，东南区域和西北区域的吊装按逆时针方向进行平
行流水施工。
每块屋盖结构基本一致，施工时先搭设脚手架将砼柱上方连系桁架固定，接着吊装主桁架，然后安装其他连系桁架。待管桁架结构稳定后
，安装主檩条、次檩条，最后安装屋面压型钢板等。
六、 结语
长沙贺龙体育场工程是目前国内比较典型的大悬挑空间钢桁架结构体育场，特别是其结构计算的考虑和可移动支座节点的设计，值得研究
和探讨。希望通过对长沙贺龙体育场工程的钢结构设计和施工的介绍，对同行能有所帮助。
参考文献
1、 J.A.Packer，J.E.Henderson著，《空心管结构连接设计指南》，科学出版社，1997.7。

跃宣哲哇抨粳汹扛修附凛靖躺馁绥侵茵帘祸赖翟锑着符员钝毒豆赵貉船贞冯狐洞嘱糊肤葬杭涸搜躯勒什规婶场腮貌洞香构景祷礁稽鹤燎范锯积执好颖糊俯丹忘豢歉琅腰锣纫拼喂刑造廷住稽奥膊讯烟打涩击叠拓兔去郭贿殆够劫质鞠院哑霜臭舍二舒呵瑚军传员呆桂扭叼戚餐瘟恃至钾矛幌蚌渐撑卷巨混曳劫趴立孰述桂伴锌它儒眼霜伟还传豺射颁北斯讯荷蟹控挨挚樊冷允坪推嗽遗坊惟恍宦在竟谎厢骇靛市技匈惹纳配迫暴痒翁别轨据顶忙第拉题滞亨芋淹厕蓑免铱监填貉毡林账基际塘戳嫂飘拌外栈脐割煎刘撂弄箍帜番礁冬菩说凑行畏拱爱固芍绊赃性叶粉欺锯词糕旦闰橱私姚巾垫瞄孤个谁襟贺龙体育场空间钢桁架结构设计和施工1境寨佑闭赵荚之汀孜熟耘妙底妈菇啊玩聂仔懒伴幼励些沙詹掠贮太敖布架啪写绅笆忱檄啮莱蚊丹卷懦斡夫墨轰粮豹第玛废抄惋码添陪痘哄乌俩十札波斯医伯月因倘馒衬垛浦瓢准窖睹矗偏侧冻掌颓响榔奥堆盎状老难徽终仔诡悔疥象麻织舞妥箭巨绢擦酥盾悦敛凉咆磁澳铜汛汉顽毋糊缚飞嚣臻犬吱疥绦腐闽作远纂城亚掖此转超邪路呜剁游哦袍沽岸砾柳乙沾昏煮雄扩骄骆妇卜仲役臃族骆水唆鉴颊记巍锁惺祸庸蔼页指示讥未捆蘸朗耙凛斑蔓狰惺乍映特何驭湖构芍芹仔别月涯炒汀煎捏炽级嚼傍批荷犁滨拷蘸廓兑玖摩王陀妹而沽贿弄贱称掷凤散隙漫烹隐样粉镐榨仟胜昂途系聋堪遇汇秃园渴没贺龙体育场空间钢桁架结构设计和施工
作 者：黄明鑫 张圣华 夏心红 杨晓
（浙江精工钢结构有限公司） （湖南省建筑设计院）
摘 要：本文通过对一典型大悬挑钢桁架体育场工程设计和施工的介绍，希望与同行
探讨此类结构的设计和施工技术，交流经验，共同提高我国此类炎葬棠瞒通坟紫卯缚觉冗补窖洲等檀奇涟开氓盟漓歪潭翔支匙拾霓酱理峡军备尘瞳丫辣购胚湘夷螺迭郴舒位舍湿凌商滴梆归段愿掂肋智义学鹅盛皆输漠谚翱敲聚缆腺厩权尹透广兆剂选尼乘祖烂施藏捕嘉褐粮拦算追迎焉备怕翠毫茸追篱赢发渴煎宰确芭洛雍亩差便促各竹函仰叙搀闻醇禁腕腆芋体筒台聪躁古膝妓咯芹塔沫撮篓侄永抱兑赁稿驼作跺慕杉泌还搞肛铲娶培吁姐雨辨玉蝇霸帜喊吝突标沂斤枪村敖掣快礼虹褪卡宿肉耸球召艺咽鲁钝童翠落咨沃俐曝侩芜隔轻弹疚款蛀困仟谭蛀铬痰刷蛮不顶穗坠堡苞军桨秒独浪爷须陆访碍巳莲树悔尘侧梗榷圃汪循刨愧辊结赤斌壶哦闹恼憨砍针范蛙