濟南奧體中心場館鋼結構設計特色與健康監(jiān)測

濟南奧體中心場館鋼結構設計特色與健康監(jiān)測一、引言二、場館鋼結構建筑特色三、鋼結構健康監(jiān)測四、結論匯報內(nèi)容一、引言引言：濟南奧體中心是第十一屆全國運動會的主會場，包括一場三館，總體布局呈“東荷西柳”，6萬入體育場在西邊，呈“柳葉”造型;體育館、網(wǎng)球中心、游泳中心在東邊，呈“荷花”造型。其功能上滿足全國運動會和世界單項體育賽事的要求，設計上成為具有濃郁地方文化特色的標志性建筑，賽后成為濟南的城市標志廣場。大型體育場館人流密集，屋蓋鋼結構跨度大、受力復雜，確保其結構施工和使用安全尤為重要，為此濟南奧體中心進行了鋼結構的健康監(jiān)測，建立了基于光纖光柵傳感技術的剛性桿件應變監(jiān)測系統(tǒng)以及基于電磁感應技術的索應力監(jiān)測系統(tǒng)，從鋼結構安裝開始直至竣工后一年內(nèi)對場館鋼結構的關鍵桿件進行內(nèi)力監(jiān)測，實踐表明，該監(jiān)測系統(tǒng)抗干擾能力強，性能穩(wěn)定，監(jiān)測效果良好。二、場館鋼結構建筑特色2.1體育場體育場外輪廓為近似橢圓形，長軸長約360m,短軸長約310m，規(guī)模為6000座。在建筑造型上充分體現(xiàn)濟南市的地域、文化特色，以濟南市的市樹“柳樹”為主題，將垂柳柔美飄逸的形態(tài)化為建筑語言。體育場建筑效果圖2.1體育場結構設計特色：（1）結構體系采用空間折板型鋼析架，結構受力均勻，每片罩棚用鋼量僅為3000噸，是相同規(guī)模體育場罩棚用鋼量的一半（2）為了增強結構的整體穩(wěn)定性和側向抗扭剛度，除了環(huán)向次桁架外，在看臺頂部支座間設5對縱向支撐，桁架下弦平面設置了6道水平支撐，水平支撐采用直徑5Omm棒鋼，施加初始預應力（經(jīng)過反復調(diào)試，初始預應力取0.2fy時，拉索受力狀態(tài)最優(yōu)）（3）罩棚內(nèi)支座位置的選取獨具匠心，計算和健康監(jiān)測結果表明，在自重作用下，內(nèi)支座位置近乎于整個罩棚結構的重心，因此外支座處桿件受力較小2.1體育場鋼結構罩棚平面、立面和剖面圖2.2體育館體育館位于奧休中心場館區(qū)的東部，為一圓形建筑，建筑面積約5.2萬平方米，體育館觀眾席1000座以上，配套建設20片室外籃球訓練館。其鋼結構工程包括:體育館主館鋼結構屋蓋、體育館36個大小花瓣、訓練館和熱身館。體育館主館鋼結構屋蓋采用弦支彎頂結構，大小花瓣為網(wǎng)殼結構、訓練館和熱身館采用了空間折板網(wǎng)殼結構。體育館主館鋼結構屋蓋形狀為圓形，圓形直徑為122米，屋蓋矢高為12.2米;未施加預應力之前整個單層網(wǎng)殼豎向剛度較小。在穹頂頂部設2.5m高的風帽，風帽為單層網(wǎng)殼，直徑27.792m，屋蓋采用弦支穹頂結構體系。

2.2體育館索桿部分示意圖2.2體育館結構設計特色色：（1）整個結構支承承于周邊混凝凝土環(huán)梁上，，弦支穹頂為為剛柔雜交索索桿梁體系，，上部單層網(wǎng)網(wǎng)殼承擔了大大部分的荷載載，力流大部部由其傳遞，，但穩(wěn)定性不不足，下部預預應力索桿體體系增強了體體系剛度，減減少了結構位位移（2）由于該結構單單層網(wǎng)殼采用用的是傳統(tǒng)球球面網(wǎng)殼結構構外形，結構構呈極軸對稱稱，因此各環(huán)環(huán)徑向鋼拉桿桿、環(huán)向索及及撐桿的軸力力均相同，這這一結構特點點便于同步張張拉過程中的的分區(qū)控制（3）肋環(huán)型拉索的的布置形式?jīng)Q決定了徑向鋼鋼拉桿和撐桿桿對環(huán)向索環(huán)環(huán)向約束較小小，易產(chǎn)生環(huán)環(huán)向的偏擺，，為了改善結結構體系的動動力特性，在在徑向馬道支支點和相鄰的的豎向壓桿的的上節(jié)點之間間設置斜拉構構造鋼棒，構構造鋼棒均采采用Φ55張緊，下部三三圈索桿體系系的扭轉剛度度得以提高，，其環(huán)向扭轉轉問題得到解解決2.3游泳館和網(wǎng)球球中心網(wǎng)球中心賽場場形近似一““逗號”，南南北長約171m,東西寬約223m，地下一層，，地上四層，，看臺規(guī)模約約4000座，看臺及功功能用房采用用鋼筋混凝土土框架剪力墻墻結構。上部部鋼結構根據(jù)據(jù)不同的建筑筑分區(qū)以及結結構經(jīng)濟合理理性分別采用用不同的結構構形式，其中中室內(nèi)網(wǎng)球館館采用管析架架結構，中庭庭屋蓋采用工工字鋼梁結構構，中心賽場場罩棚采用懸懸挑空間折板板結構，培面面采用空間折折板結構，建建筑上形成柳柳葉造型，和和其他兩館一一場相呼應。。游泳館位于整整個場地的東東北角，它與與東南角的網(wǎng)網(wǎng)球館沿東西西向軸線成對對稱式布置，，環(huán)抱著東區(qū)區(qū)的中心場館館—體育館。游泳泳館外輪廓南南北約102米，東西約193米，下部為鋼鋼筋混凝土框框架結構，外外罩為折板型型鋼結構。2.3游泳館和網(wǎng)球球中心網(wǎng)球中心鋼結結構平面布置置圖游泳館鋼結構構布置圖三、鋼結構健健康監(jiān)測結構的健康監(jiān)監(jiān)測是指利用現(xiàn)代代無損傳感技技術，基于所所測結構的響響應對結構進進行特性判斷斷和力學分析析，監(jiān)側結構構構件的損傷傷和剛度退化化狀況，從而而保證結構施施工和服役期期間的安全。。幾種檢測技術術及其優(yōu)缺點點：☉傳統(tǒng)的電阻阻應變片：抗抗干擾能力差差、網(wǎng)絡布置置不易、存在在溫漂和零漂漂問題、長期期結果可能失失真等☉振弦式應變變傳感器：正正常使用年限限有限、使用用不方便、不不適合大規(guī)模模集成使用等等☉基于現(xiàn)代傳傳感技術的光光纖光柵傳感感器：抗電磁磁干擾、抗腐腐蝕能力強、、可靠性好、、靈敏度高、、壽命長（可可以在25年內(nèi)不退化）），可以實現(xiàn)現(xiàn)遠距離監(jiān)測測，信號損失失極小等3.1應變監(jiān)測測點點布置體育場健康監(jiān)監(jiān)測應變監(jiān)測測方案☉鋼結構罩棚棚：針對濟南奧體體中心體育場場罩棚鋼結構構的受力特點點，考慮到對對稱性，根據(jù)據(jù)結構懸挑跨跨度并體現(xiàn)一一般性，選擇擇了大中小跨跨度的三榀桁桁架，其中4軸線位于罩棚棚中央，跨度度最大；61軸線為罩棚最最邊跨，跨度度最小；68軸線位于二者者之間。如下下圖：3.1應變監(jiān)測測點點布置應變監(jiān)測軸線線（圖示為右右半跨罩棚））3.1應變監(jiān)測測點點布置體育場健康監(jiān)監(jiān)測應變監(jiān)測測方案☉應變監(jiān)測部部位桿件：應變監(jiān)測部位位桿件的選擇擇將主要側重重屋蓋結構在在構件安裝施施工過程(包括卸載過程程)中應力較大的的桿件部位，，需要同時兼兼顧不同桿件件類型。5a、5b、5c處為馬道安裝裝處的桿件；；4a、4b、4c處為臨時支撐撐上部的桿件件；1、2a、2b、6、7處均為支座處處桿件；3a、3b、3c為應變變化較較復雜、受力力較大的桿件件。如下圖：：3.1應變監(jiān)測測點點布置每榀桁架測點點布置3.1應變監(jiān)測測點點布置體育館弦支穹穹頂鋼結構監(jiān)監(jiān)測方案由于體育館結結構對稱，我我們選取了3個半跨測試試截面進行行監(jiān)測，每每半跨結構構分別對應應軸線為軸軸線12、24和36。此三個軸軸線對稱分分布于結構構平面，能能較完整的的反應結構構的受力狀狀態(tài)。半跨截面分分布主體結構應應力測點布布置選定桿桿件3.2監(jiān)測結果分分析為了說明監(jiān)監(jiān)測的效果果，對于體育場我們僅選擇擇4軸線支座桿桿件的內(nèi)力力變化進行行分析。將將該桿件所所有監(jiān)測日日期的監(jiān)測測應力大小小繪制成曲曲線，描繪繪出其在整整個施工階階段的應力力變。如圖圖：4軸支座斜桿桿應力變化化圖3.2監(jiān)測結果分分析對于體育館，我們選擇擇12軸索桿體系系的內(nèi)力變變化進行分分析。如下下表(表中僅列出出部分數(shù)據(jù)據(jù)）：四、結論◎結論：：1、大跨空間間結構設計計進行總裝裝分析至關關重要。采采用整體總總裝模型進進行分析研研究下部混混凝土結構構對上部鋼鋼結構的影影響，能夠夠正確揭示示上下部結結構在重力力、風、地地震、溫度度等多種荷荷載作用下下的變形受受力性能，，確保結構構安全可靠靠、經(jīng)濟合合理。2、對重要結結構，節(jié)點點計算模型型的簡化，，必要時應應進行鉸接接剛接雙控控分析;對復雜空間間結構的節(jié)節(jié)點應對其其進行有限限元模擬分分析以確保保安全。3、對于弦支支網(wǎng)殼結構構而言，最最關鍵的是是預應