国家体育场斜柱的扣件式脚手架支撑体系三维计算分析.pdfVIP

第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集 广东佛山·2006 国家体育场斜柱的 扣件式脚手架支撑体系三维计算分析 高永刚 李光金 陈业鹏 (中国建筑科学研究院 建筑工程软件研究所) 【摘要】介绍了奥运国家体育场超长斜柱群采用的扣件式钢管承重架的设计、计算和分析。 【关键词】国家体育场；“鸟巢”；扣件式脚手架； SpasCAD；PMSAP 1支撑系统的选择与设计 中间的开口放射形布置，有22榀主桁架直通或接近直通，为了避免出现过于复杂的节点， 少量主桁架在内环附近截断。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件，交叉布置的主 桁架与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型。在屋面上弦采用膜结构 作为屋面围护结构，选用透明的ETEE膜材料，屋盖下弦的声学吊顶采用白色PTEE膜材料。 主场看台部分采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。 国家体育场的结构是由128个组件相互支撑，形成了网络状的构架。巨型钢结构屋顶 由24根承重柱支撑，看台区三大层梯状升高的座席由一系列呈辐射状的柱子支撑，但由于 有的区域为斜柱，斜柱高度比较大，又在很多区域形成斜柱群，传力体系相当复杂，施工 难度很大，成为施工中的重要部分。象这种超高、超重、复杂的支撑系统，一般宜采用钢 柱、钢托架等搭设，但考虑到施工高度、荷载传递途径、楼地面结构、经济技术指标等情 况，经过论证确定选择并设计了全部用由48mm×3．5mm脚手架钢管搭设的扣件式脚手架的 支撑体系，其稳定性好、承载力大、搭拆容易、投入少、成本低。 算。 2 扣件式钢管承重支撑体系的荷载及荷载组合1 结构的主要荷载包括：恒荷载、活荷载、风荷载等。其中恒荷载包括脚手架杆件自重、 脚手板自重、方钢管柱自重、方钢管柱箍自重、钢筋混凝上自重、混凝土模板自重等等。 活荷载包括倾倒混凝土产生的荷载，以及施』=作业人员的荷载。风倚载根据《建筑结构荷 载规范》和《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》选取。各荷载计算如下。 基本假设：以下的计算是建立在一榀框架，不考虑支撑的支座变形。 216 第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集 广东佛山·2006 2．1风荷载 kN／m2；【《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)P73】 基本风压取wo=0．5 风荷载标准值应按照以下公式计算【《扣件钢管脚手架规范》】 · 既20．7以‘U，’％ kN／m2； 其中Wo——基本风压(kN／m2)，wo=0．5 U，——风荷载高度变化系数，按照50米高和城市郊区的地面粗糙度计算，取1．67： U。——风荷载体型系数，取1．3；一 经计算得到，风荷载标准值 kN／m2 i w。=0．7X1．67X1．3X0．45=0．68 考虑1．4的活荷载分项系数。 2．2钢筋混凝土自重荷载 kN／m3，考虑1．2的静荷载分项系数。 qo=25．5 2．3混凝土模板自重荷载 kN／m2；考虑1．2的静荷载分项系数。 q，=0．35 2．4倾倒混凝土产生的荷载 kN／m2【《建筑工程大模板技术规程》P19]，考虑1．4的活荷载分项系数。。 q，=4．0 2．5 20mm厚度方钢管的自重荷载 kN／m，考虑1．2的静荷载分项系数。 q5--．4x0．02x1．0x78=6．24 2．6施工人员均布荷载 kN／m2，考虑I．4的活荷载分项系数。 q6=3．0 2．7铺脚手板自重荷载 kN／m2，考虑1．2的静荷载分项系数。 q，=0．25 2．8方钢管柱箍自重荷载