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“全天候”体育场荣誉满载

发布时间:2016-01-07

阅读:821

绍兴县体育中心工程摘得2014-2015年度中国建设工程鲁班奖(国家优质工程)和2015年度中国钢结构协会工程两项大奖

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2015年,绍兴县体育中心钢结构项目因其高超的技艺和独创的开合屋盖记录摘得2014-2015年度中国建设工程鲁班奖(国家优质工程)和2015年度中国钢结构协会工程两项大奖。该项工程的开合屋盖构造对结构设计、施工安装、机械传动等方面具备极高要求,集中体现了现代建筑科技的创新水平,曾荣获2015年金钢奖、2015年钢结构金奖、2015年绍兴市“兰花杯”优质工程奖等诸多重量级奖项。

“绍兴鸟巢”之美誉

或许是人们对ca888亚洲城钢构集团(下称ca888亚洲城钢构)制作、安装的“鸟巢”印象深刻,故赋予绍兴县体育中心“绍兴鸟巢”之美誉。但是,此鸟巢非彼鸟巢,“绍兴鸟巢”与“鸟巢”的区别在于“屋盖”,其屋盖可以根据比赛时的天气情况开启与闭合,以保证比赛的正常进行,避免运动健儿应天气原因影响比赛成绩。
绍兴县体育中心位于浙江省绍兴市绍兴县柯北新城,东临会展中心和水务大厦,北侧华齐路、南侧钱陶公路与南北城市中心的主干线--金柯大道相连,笛扬路、育才路贯穿用地南北,形成棋盘格,总用地约24万平方米。绍兴体育场位于体育中心东南角。体育场设有开合屋盖,可以满足全天候使用要求,开启面积达12350㎡,是目前国内最大的开合式屋盖体育场,集业余训练、体育比赛、大型文艺演出、全民健身于一体。该体育场的开合屋盖由两个单元块组成,通过4台卷扬机及上部自驱台车实现开启或闭合。与常规建筑形式相比,开合式屋盖具有两个突出的特点:一是回归自然性、不受不利天气影响的功能性和综合体育功能的可实现性。二是打破了传统室内空间与室外空间的界限,可以根据使用功能与天气情况在室内环境与室外环境之间进行转换。此外,体育场、体育馆合二为一,很大程度节省了占地面积及建造成本。

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施工进度

“开合屋盖”技术突破

本工程钢结构采用可开合屋盖空间钢管桁架体系,总体可分成主体钢结构屋盖和围护膜系统钢骨架两大部分,主体屋盖可再次分成固定屋盖、台车轨道和活动屋盖三部分相对独立的结构。

固定屋盖由4榀主桁架、28榀次桁架、四周一圈环向桁架、水平支撑体系及固定屋盖支座五部分组成。在沿活动屋盖运行轨道方向,布置长向主桁架,在与长向主桁架垂直的方向布置短向主桁架,从而形成"井"字型双向立体主桁架。主桁架采用预应力张弦桁架,断面形式为鱼腹形,跨中高度为19米,端部高度5米。在固定屋盖周边布置环向桁架以增加屋盖结构的整体刚度,在整个屋盖结构面内布置次桁架与交叉支撑体系,以增加屋盖结构的面内刚度。整个屋盖通过环桁架下部的76个球铰支座支撑在混凝土看台上。台车轨道共两组,布置在长向主桁架上部,每组轨道长236米。活动屋盖由两个单元块组成,在中间直线相交,活动屋盖主桁架跨度为93.6m。每个单元块由7榀横向主桁架。活动屋盖主桁架端部各装有1个台车,共28个台车支承整个活动屋盖,并将力传递给下部固定屋盖主桁架。

                        活动屋盖主桁架                         

技术难点一:桁架截面尺寸大,现场拼装精度要求高、难度大。主桁架宽度达16m,跨中部位高度为19m,端部逐渐过渡到5m;环桁架下部有与支座连接的黄金束撑杆,总高度10m;桁架高、宽均超出公路运输的条件,需现场拼装,由于桁架的尺寸巨大,势必带来了拼装精度的控制、拼装作业的便利性问题。因此,主桁架需要在地面上进行分段拼装,分段长度控制在40-50m之间,以便钢构件及钢拉杆尽量在地面拼装。考虑到主桁架截面尺寸巨大,全截面整体拼装对拼装胎架要求及场地承载力要求非常高,技术组分析先将主桁架拼装成两片平面桁架,再拼成整体,下部的撑杆与钢拉杆则采用高空补装。环桁架包括下部的黄金束撑杆采用卧倒拼装,极大降低了拼装胎架高度。通过上述方法可以降低胎架用量,同时保证了钢拉杆初始预应力的精确度。

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活动屋盖主桁架

技术难点二:主桁架下弦采用四根直径为200mm的高强合金钢拉杆,排成一排。下弦离中弦的距离达13m,在中弦挂设吊篮并安装钢拉杆的难度很大,同时主桁架下弦离地面高度达26m,如何搭设高空安装的操作面和相应的安全措施?如何在解决安装困难的同时最大程度地规避现场安全风险?这也是主桁架安装中的一大难点。
经过样本分析和对比,现场施工进行主桁架分段吊装时,首先安装钢拉杆其中一端的销轴,另外一端通过手拉葫芦临时固定,待桁架就位后,再穿入另外一端的销轴,这样可以减少高空作业量。同时,在主桁架下弦杆下方搭设操作平台,用于钢拉杆的高空张拉。操作平台如下所示: 
技术难点三:固定屋盖在安装时主桁架下部设置有8个临时大型门式支撑架,每个支撑架均有两个点位支撑着固定屋盖的大部分荷载。支撑架卸载的过程也是固定屋盖受力和变形重新分布的过程,固定屋盖主桁架下临时支撑的卸载顺序及方式直接关系到结构最终的内力分布及变形情况,卸载的方法和步骤合理与否关系到结构的安全。经过卸载顺序各方面原因的分析,项目部决定采用对固定屋盖结构和支撑架最为可靠和有利的卸载顺序和方法:整体液压同步分级卸载法。整个卸载过程根据理论分析挠度设计值分三个级别卸载:第一级卸载至挠度值的10%,第二级卸载至挠度值的30%,第三级卸载至挠度值的60%。整个卸载过程由结构分析AppMIDAS建立结构计算模型进行仿真分析。

适应性的活动屋盖开合驱动方式

开合屋盖对结构设计、施工安装、机械传动等方面具备极高要求,集中体现了现代建筑科技的创新水平。据统计,目前国际上已成功建成美国匹斯堡市民体育场等数百个类型的开合结构建筑,这些建筑为开合结构的研究和发展提供了工程实践。项目部组织专家研讨会与技术性交流会,提出“适应性的活动屋盖开合驱动方式”创新技术,即采用卷扬机牵引+摩擦轮自驱技术,提供巨大的驱动力,同时保证牵引同步的控制系统相对简单,运行更加安全可靠,对设备运输、现场吊装、后续维护保养提供了较大的便利。活动屋盖由固定屋盖纵向主拱支撑,纵向主拱上铺设轨道,轨道上共布28台台车,每片屋盖由14部台车支撑,单片屋盖每条轨道上各7部台车,其中有4部为从动台车,有3部为主动台车。体育场四角设有地下卷扬机房,钢丝绳的一端固定于卷扬机双联卷筒的一侧,另一端依次绕过转向滑轮、拖轮托辊,固定于对侧活动屋盖的均衡梁上,再绕回来并固定于双联卷筒的另一侧。为了适应轨道的变形,台车可以通过阻尼油缸实现横向、竖向小位移调节,通过液压油缸实现最大±100mm横向、±150mm竖向位移调节, 通过滑动关节组件实现小角度摆动。台车竖向安装弹性橡胶圈或者蝶形弹簧,减小竖向冲击载荷。台车底部设置有导向轮装置,它装有两个测力销,可以检测导向轮在运行过程中受到的侧向力,保证台车沿既定轨道运行。

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作为国内大型开合屋盖建筑领域的领跑者,ca888亚洲城钢构先后完成了江苏南通体育场、鄂尔多斯东胜体育场等大型开合屋盖的场馆,为我国钢结构行业设计、制作、安装开合屋盖提供了宝贵的实践经验。基于ca888亚洲城钢构集团在开合式屋盖体育场方面的突出贡献,活动式开合屋盖最大限度利用自然通风与采光,节省了常规建筑物中通风和自然采光的设计与布置,完美实现了绿色运营、回归自然的建筑梦想,打造出独特的建筑外观和震撼的开合效果,成就城市地标,促进当地体育、文娱和经济发展。


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