周 蓉（中铁建设集团华东工程有限公司，江苏 昆山 215332）

目前发展较快的结构类型主要是大跨度空间钢结构，其跨度以及规模因人们的需要在不断扩大，新材料、新技术的应用也使得其利用广泛，结构形式越来越丰富。盐城体育馆是大跨度空间钢结构，位于盐城盐南科教城，建筑性质为乙级体育建筑，采用的是钢结构罩棚。

1 工程概况

盐城体育馆的桁架平面尺寸为 135.5 m×103.3 m。其桁架的顶标高为 26.265 m，相对高度尺寸为 3 956 mm。桁架钢管最大规格Φ450 mm×20 mm，最大跨度单榀主桁架重量 48.3 t。

盐城体育场采用“地面拼装成段，大跨分段吊装，高空对接合龙”的施工技术。当下部混凝土及支座预埋件安装完成且具备吊装条件后，桁架进行拼装、吊装。主桁架分三段吊装，采用从屋面的侧边向另一侧安装。由于钢屋架跨度较大，会使安装顺序对内力分布和结构位移影响较大。

在桁架吊装和焊接构件后，需对临时支撑进行拆除。考虑到施工安全的因素，拆除临时支撑会导致结构位移以及内力重分布，体系的最终状态会因拆除临时支撑的方案受到很大影响。盐城体育场钢屋架为大跨度钢结构，在模拟分析中需划分卸载模拟步、对卸载单元进行分析。通过软件模拟分析，卸载过程会影响到支撑反力、结构内力和位移变形。模拟分析后，将制定出合理的卸载方案。

2 钢屋盖支撑卸载分析

2.1 钢屋盖临时支撑

临时支撑采用 1 m×1 m 的截面，搭设高度为 21 m，弦杆采用 L 90 mm×8 mm，材质为 Q 235，腹杆为 L 60 mm×5 mm，材质为 Q 235，顶部采用 H 200 mm×200 mm×5 mm×5 mm 和 100 mm×100 mm×8 mm 方管，材质为Q 235 作为支座平台，焊接连接。

2.2 卸载方案

采取方案：所有临时支撑采用逐级等距卸载方案，从两端向中间逐个对称卸载; 在每一固定长度位移的卸载结束后，开始下一级位移卸载，脱离全部支撑即卸载结束。

本工程屋面桁架跨度大，根据各区域桁架主桁架方向，采取分段吊装桁架。其中，施工 B 区横向主桁架分三段吊装，临时支撑位于桁架下弦分段处两侧各布置一个（双支撑），支撑位于竖向次杆件正下方。临时支撑高度 21 m，共需布置 24 根临时支撑。施工 A 区、施工 C 区悬挑部位桁架布置临时支撑（高度 16 m），共需布置 16 根临时支撑。

2.3 卸载工艺

本工程屋面桁架最大下挠位移 57 mm，垫片整体厚度取 60 mm，一组垫片包含 5 块厚度 12 mm 钢板，选取其中一跨为例，对桁架卸载工艺进行分析。

在格构支撑架上方，桁架下弦杆下方设置 2 台 20 t 螺旋千斤顶。千斤顶配合，放入 2 组支撑垫块，每组 5 块板，为厚度 12 mm 钢板。由 2 组支撑垫块对桁架进行支撑，千斤顶配合，移除桁架支垫型钢，2 台千斤顶同步操作，使桁架下弦脱离支撑垫块，然后移除第 1 个垫块，千斤顶缓慢回落，2 台千斤顶同步操作，使桁架下弦脱离支撑垫块，然后移除第 2 个垫块，千斤顶缓慢回落。之后按照上述相同的步骤，至此桁架完全脱离支撑垫块，完成桁架卸载。

上述卸载方案千斤顶能够重复使用，成本较低，施工过程方便，现场施工阶段管理也相当简单。

2.4 千斤顶抗倾覆措施

在桁架下方对应千斤顶位置处点焊一个托架，千斤顶上面套 1 个垫板，垫板与托架接合处涂抹黄油，桁架位移时，与千斤顶摩擦力降到最小。

2.5 临时支撑拆除

在桁架吊装施工过程中，为便于穿插施工，在 B 区安装完成 50% 及 100% 后拆除格构组中的一根格构柱。

内侧格构柱在所在轴线主，次桁架焊接完成后，用 25 t 汽车吊进行拆除。25 t 汽车吊先将格构支撑架用吊绳吊牢，再拆除 2 道缆风绳，最后慢慢放倒至地面。待格构支撑架完全卸载后，采用 25 t 汽车吊进行拆除。25 t 汽车吊先将格构支撑架用吊绳吊牢，再拆除 2 道缆风绳，最后慢慢放倒至地面。

3 钢屋盖支撑卸载模拟分析

3.1 施工阶段有限元分析

施工阶段采用大型通用有限元软件进行分析。模拟采用大型商业有限元软件 Midas GEN 分析盐城体育馆钢屋盖桁架的施工方案。由于工程跨度较大，且对施工要求较高。为保证施工安全，所以需对施工过程进行验算，分析结构位移和杆件的应力比，为安全施工提供数据参考。设荷载仅为自重（含节点自重），考虑动荷载系数 1.2。模拟分析表明，桁架反力中部大、两端小，所有支撑点的初始竖向位移为39～57 mm。结构的位移和杆件应力比很小，符合施工要求规范。在分析过程中，为了防止结构体系的塑形变形，将对杆件进行调整，并保证其方便拆除，在施工过程中安全可靠。

盐城体育馆的施工过程分析与方案设计需要考虑到施工阶段。下部混凝土支座已建成，在支撑卸载阶段，假设混凝土徐变较小，且不考虑钢结构的缺陷。在施工模拟分析中建立单元、荷载，施加边界条件，按施工方案划分为多个不同的施工步。临时支撑卸载完成后的状态设置为施工阶段的最终状态。每一个施工分析步基于前面所有的分析步结束后的影响上进行。

3.2 边界条件

为了保证分析结果的可靠性，将钢屋盖支座与下部框架结构的连接设置为固结，临时支撑与钢屋盖的连接设置为铰结。边界约束条件如图 1 所示。

图1 边界约束

3.3 卸载步分析

盐城体育馆结合现场的施工条件及受力性能，从吊装到卸载临时支撑共分为 35 个分析步，其中步骤 1 至步骤32 为吊装，步骤 33 和步骤 34 为卸载过程，步骤 35 为卸载完成。

施工卸载临时吊装的三个分析步：首先拆去钢屋盖外侧 16 个临时支撑，其变形最大位移为 39 mm，下挠预警值78 mm，应力比最大值 0.26。其次拆除中部 24 个临时支撑，变形最大位移为 52 mm，下挠预警值 104 mm，应力比最大值 0.42。最后拆除完成，其变形最大位移为 57 mm，下挠预警值 114 mm，应力比最大值 0.48。支撑点处的位移和内力、构件的应力比都很低，具有足够的安全储备。

（3）盐城体育馆钢桁架施工跨度大、施工场地环境复杂。通过研究，提出了“地面拼装成段”，合理划分施工区域和顺序，采用“大跨分段吊装”的方法。为克服施工场地空间小的限制，“高空对接合龙”解决了钢结构桁架的施工难题，保障了施工的效率，有限元的模拟为施工安全做出了保障，为社会与经济提供了良好的效益。

4 结 语

（1）模型采用的是理想情况，忽略了材料的缺陷以及偶然工况。该分析结果表明，构件的最大位移、支座反力、应力比与预警值相差较大，说明其材料有足够的安全储备。

（2）盐城体育馆为大跨度复杂结构，施工的模拟分析步是安全施工的重要保障，通过有限元软件分析模型最不利的因素，并进行优化，合理调整设计施工方案，为施工的安全做出了重要的保证。