[摘要] 針對深圳大運中心主體育場鋼結構工程單層折面空間網(wǎng)格的結構特征和施工難度，確定了采用四角錐臺形胎架與可拆裝式標準節(jié)形胎架相結合的支撐方案，并將施工過程模擬計算結果與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，驗證了支撐設計的合理性與經(jīng)濟性。
 [關鍵詞] 單層折面空間網(wǎng)格，臨時支撐體系，可拆裝式胎架，應力-應變監(jiān)測，數(shù)據(jù)分析

1 工程概況
      深圳大運中心主體育場鋼屋蓋為馬鞍形單層折面空間網(wǎng)格結構（見圖1），鋼結構平面形狀為270m×285m的橢圓形，由20個相近似的單層折面單元組成，鋼屋蓋最高點51.3m，懸挑長度51.8m ～68.4m，主體結構總用鋼量約1.8萬噸。該結構最大的特點是僅有20個球鉸支座支承上部的單層折面大跨度懸挑網(wǎng)殼，并立足于土建混凝土結構上。因此結合土建結構的梁柱布置位置，本工程選取了三種形式的胎架支撐（見圖2、3）：①背峰背谷胎架采用四角錐臺形胎架支撐，柱腳布置于混凝土柱頂；②冠谷胎架采用下部錐臺型擴大節(jié)與上部標準節(jié)結合的胎架支撐，柱腳布置于混凝土柱頂；③內環(huán)采用標準節(jié)胎架支撐，柱腳設置獨立基礎。

 
圖1 鋼屋蓋與土建結構整體效果圖

圖2 鋼屋蓋與胎架整體效果圖

 
圖3 臨時支撐胎架剖面圖

2 胎架設計與應用
      2.1 胎架平面布置
      本工程共設置82個胎架（見圖4），采用Q345材質的不同型號圓管約2000噸，分別布置在背峰、背谷、冠谷、內環(huán)節(jié)點下方，可拆裝式胎架和不可拆裝式胎架各占一半，圖4藍色部分為全焊接不可拆裝式胎架，紅色部分為高強螺栓連接可拆裝循環(huán)利用式胎架。
 

圖4胎架布置圖

      2.2 胎架設計
      2.2.1 可拆裝式
      本工程中可拆裝式胎架分布在冠谷和內環(huán)節(jié)點下方，胎架安裝在構件開始吊裝前基本完成,。標準節(jié)主管采用Φ203*8mm，水平腹桿采用Φ102*5mm，斜腹桿采用Φ146*8mm，標準節(jié)考慮到方便堆放和安裝，在結構上采用標準節(jié)相對的兩側主管和腹桿采用相貫焊接，焊接為整體，另外兩側腹桿和主管采用M30高強度螺栓連接，標準節(jié)與標準節(jié)之間采用M40高強度銷軸連接。頂部設置由HP300*305*15*15和HM148*100*6*9上鋪6毫米厚鋼板組成的鋼平臺。平臺主梁HP300*305*15*15十字交叉與主管之間全熔透圍焊（見圖5、6、7）。

 
圖5冠谷和內環(huán)胎架
 

圖6胎架照片

 
圖7節(jié)點照片
 

2.2.2 不可拆裝式

背峰，背谷胎架豎向荷載較大，個別胎架局部水平推力也過大，一方面考慮到柱腳要落在混凝土柱頂，另一方面考慮到側向穩(wěn)定，胎架采用鋼管焊接為整體的錐臺，主管采用鋼管Φ325X10，腹桿采用鋼管Φ219x8，腹桿和主管以及腹桿和腹桿之間均采用相貫焊接焊接（見圖8）。頂部與內環(huán)胎架一樣設置。
 

圖8背峰和背谷胎架

2.3 胎架安裝
      臨時胎架安裝工藝流程為：胎架制作驗收→埋件預埋→測量放線→胎架吊裝就位→校正與臨時固定→連系桁架和支撐安裝→整體校正焊接。其中可拆裝式胎架在地面進行單節(jié)拼裝，然后再高空拼裝。（見圖9、10、11）

 
圖9埋件安裝
  

圖10不可拆裝式胎架安裝
 

圖11可拆裝式胎架安裝

3 胎架監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析
      3.1 胎架監(jiān)測方案
      本工程采用鋼弦式應變傳感器（如圖12）。這種傳感器量程大、精度高、非線性范圍大、零漂、溫漂范圍微小，對測量精度基本無影響，且自身防護破損的能力好，便于環(huán)境惡劣的施工現(xiàn)場長期觀測，是應力-應變測量較理想的傳感元件。
 

圖12鋼弦式應變傳感器

      通過有限元模擬計算，得出以下部分胎架在最不利工況下的應力比都在0.7左右，因此重點監(jiān)控這部分胎架桿件。本工程為雙軸對稱結構，為了結果具有較高的可比性和方便記錄監(jiān)測結果，選擇對稱區(qū)域相同設置的胎架進行監(jiān)測，以南北軸為界，東邊為A區(qū)，西邊為B區(qū)，具體見表1和圖13.
 

表1：胎架結構應變測點

圖13胎架編號圖

整個監(jiān)測過程中將進行18次應變（應力）測讀，詳見表2所示。
 

表2 監(jiān)測工況說明表

3.2 應力測點布置原則
      背峰、背谷胎架上部測點布置遵循以下原則：柱腳選取計算模型中應力較大桿件進行監(jiān)測，同時選取此柱腳所在的桿件上端為測點，且盡量靠近與腹桿連接的焊縫的周圍（見圖14描紅位置）。
      冠谷每一個胎架設三個測點，分別在柱頂和柱腳以及中部，冠谷柱腳測點的布設與背峰、背谷胎架柱腳測點布設方法相同，冠谷胎架上部測點布置遵循以下原則：
      1.選取柱腳測點所對應的上部立柱設置測點；
      2.測點布置在連系桁架的上下八字撐與胎架立柱連接點部位，并靠近焊縫；
      3.上八字撐與連系桁架連接處，在桁架上弦設置測點。當同一個立柱既連接徑向連系桁架，又連接了環(huán)向連系桁架時，測點設置在環(huán)向連系桁架上。（如圖15描紅位置）
內環(huán)除柱腳不設置測點外，其余同冠谷一樣。
 

圖14背谷背峰胎架桿件測點布置示意圖

圖15冠谷胎架測點布設示意圖
 

      監(jiān)測結果進行換算后，部分典型胎架構件的應力曲線如圖16、17、18、19所示：

 
圖16胎架6c底部應力曲線

 
圖17胎架6c頂部應力曲線


圖18胎架4d頂部應力曲線


 圖19胎架5d頂部應力曲線

從以上曲線圖可以看出，理論值與實測值有一定差別，主要表現(xiàn)和原因分析見表3：
 

表3分析表

4 結語
      經(jīng)過有限元模擬計算和實地監(jiān)測，本工程的胎架設置合理，在整個施工過程中，胎架主要構件的應力與計算理論值趨勢走向基本一致，并未發(fā)生局部不可逆轉的破壞，可拆裝式胎架可以繼續(xù)應用到下一工程中，滿足了胎架設計經(jīng)濟合理的原則。

參考文獻：
      【1】. 鋼結構設計規(guī)范［S］GB50017-2003，北京鋼鐵設計研究總院,北京，中國計劃出版社,2003。
      【2】. 鄶國雄 （中建鋼構有限公司  廣東 廣州 510000）廣州歌劇院鋼結構施工胎架設計與搭設
      【3】. 嚴小霞 單層折面空間網(wǎng)格結構臨時支撐體系的設計與應用  《鋼結構》2011年01期第26卷總第142期

作者簡介：第一作者：歐陽超； 性別：男 ；出生日期：1964.02.01； 學歷：碩士研究生；職稱：教授級高工；