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大(dà)開孔雙層正交索網，西安國(guó)際足球中心罩棚
日(rì)期: 2024-03-21 點擊: 164
大(dà)開孔雙層正交索網，西安國(guó)際足球中心罩棚
西安國(guó)際足球中心是原拟承辦2023年(nián)亞足聯中國(guó)亞洲杯館主場館之一，位于大(dà)西安新中心新軸線核心位置，西鹹新區沣東新城(chéng)複興大(dà)道以東，科(kē)統三路(lù)以北，占地約280畝，總建築面積25萬平方米，包含1座6萬座的專業足球場、2塊國(guó)際标準室外訓練場，原拟于2023年(nián)亞洲杯舉辦前建成投用，能夠承接除世界杯開幕式以外的所有國(guó)際A級足球賽事(shì)。 足球場的屋蓋結構平面上呈現倒圓角的矩形，尺寸約爲295.6×250.6m，屋蓋結構分(fēn)爲外部剛性網殼結構和内部柔性索網結構兩部分(fēn)，大(dà)開孔雙層正交索網得(de)到首次應用。其中，外部的剛性網殼屋蓋是在空間不規則曲面中通過正放(fàng)四角錐形式發展出來(lái)的空間網殼結構，内部索網屋面呈中央開洞的馬鞍形曲面，外壓環的平面尺寸約爲203.0×178.6m，高差約23.5m，内拉環的平面尺寸約爲115.0×92.4m，高差約4.9m。該足球場的整體(tǐ)屋蓋結構體(tǐ)系主要由外部剛性屋蓋結構和内部柔性索膜結構構成。外部剛性屋蓋結構采用空間網殼體(tǐ)系，整個網殼支承于68根型鋼混凝土(tǔ)柱頂，柱頂設置成品球鉸支座，其中南(nán)側和北側均爲雙排柱支承。内部柔性索膜結構包括外壓環、懸臂梁、内拉環以及其間張拉的雙層雙向的正交索網體(tǐ)系，其中雙層雙向的正交索網體(tǐ)系由承重索、上層穩定索、下層穩定索以及連接上下層索網的膜面和提升索構成。膜面張拉于上下層穩定索之間，上層穩定索形成了膜面的脊索，下層穩定索形成了膜面的谷索，有效提供了膜面的空間剛度。外壓環和懸臂梁構成内部索膜屋蓋的外邊界，均采用Q390C鋼材。外壓環采用外徑爲1.5m的圓管截面，壁厚爲55mm和60mm兩種，其中，部分(fēn)60mm厚管段内部設置兩道橫向加勁闆；懸臂梁采用變截面箱形截面，根部截面大(dà)，端部截面小，闆厚分(fēn)爲20mm和30mm兩種。該工(gōng)程承重索、上下層穩定索以及構成内拉環的環索均采用進口密封索，密封索具有非常好的橫向承壓能力以及索夾的抗滑能力，并且它也具備優秀的防鏽蝕能力以及抗疲勞能力。該工(gōng)程的拉索規格較多。該工(gōng)程在設計(jì)和施工(gōng)過程中存在以下重難點：①由于東西側外圈網殼屋蓋的幾何形态（圖5），且東西側僅有單排柱支承屋蓋，經對比分(fēn)析，本工(gōng)程屋蓋内圈索網采用自(zì)平衡體(tǐ)系更爲合理(lǐ)、高效和經濟；②該工(gōng)程采用創新的正交大(dà)開孔索網體(tǐ)系，解決造型、排水等一系列建築功能需求的同時，也使得(de)正交索網在與内環索交點處産生(shēng)較大(dà)的不平衡力；③該工(gōng)程最終選用的自(zì)錨式内圈結構體(tǐ)系，對外壓環的形态提出較高的設計(jì)要求，在索張拉力作(zuò)用下，不同形态的外壓環内力水平将截然不同；④ 該工(gōng)程存在一些設計(jì)難度較高的關鍵節點，如(rú)用于消除不平衡力的環索索夾、用于消除張拉階段内外圈位移差的外壓環支座等。4）結構設計(jì)與施工(gōng)技術(shù)創新針對該工(gōng)程的上述關鍵問(wèn)題，系統深入研究結構體(tǐ)系、索夾節點、施工(gōng)等創新技術(shù)，形成大(dà)開孔正交索網結構設計(jì)與施工(gōng)成套應用技術(shù)如(rú)下：① 通過找形使外壓環與索網形成閉合的自(zì)錨體(tǐ)系，并通過支座與外圈網殼連接。施工(gōng)張拉過程中，支座釋放(fàng)水平向平動自(zì)由度，張拉結束後鎖死，由滑移支座變爲固定鉸支座，從(cóng)而消除施工(gōng)階段張拉力對外圈剛性結構的影(yǐng)響。針對内外圈結構的連接形式，在荷載條件(jiàn)相(xiàng)同的情況下，對比了完全固定鉸支座和施工(gōng)階段可(kě)滑動支座對支撐屋蓋體(tǐ)系的框架柱的影(yǐng)響。圖11給出兩種支座方案柱平面内外的彎矩變化值，相(xiàng)比施工(gōng)階段可(kě)滑動支座，固定鉸支座方案下絕大(dà)部分(fēn)框架柱平面内和平面外彎矩表現爲增大(dà)，少部分(fēn)表現爲減少，并且彎矩增大(dà)幅度較大(dà)，最高可(kě)達約5000kN·m。由此可(kě)見(jiàn)，内圈索網自(zì)錨體(tǐ)系對改善外圈剛性結構的受力具有顯著效果。
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