0 引言

　　国内外索穹顶结构普遍用于封闭屋盖体育馆设计。非封闭式体育建筑(如体育场、足球场等)，屋盖中部往往有较大开口，且该类建筑屋盖属于大跨度空间结构。针对此特点，本项目采用大开口葵花形索穹顶结构体系，该体系为张拉结构，受力高效，配合柔性轻质膜材屋面，建筑效果美观。但这对结构分析、施工及监测提出了很高要求，需解决系列关键技术。

　　1 工程概况

　　成都凤凰山体育中心项目总建筑面积45.6万m²，包含1座6万座专业足球场，地上6层、地下1层，足球场建筑平面投影形状为椭圆形，南北方向长度约281m，东西方向宽度约231m。

　　足球场罩棚体系采用大开口索穹顶结构，由支承结构、外环网架、大开口索穹顶结构及内环桁架组成(见图1)。内环桁架结构尺寸为150m×110m，桁架北高南低，厚度为6.1～12.5m，自重达700t，带索整体提升重达1 607t。

　　2 工程特点及难点

　　1)内环桁架结构尺寸大，北高南低且不对称，在空中拼装，避免了在大型体育场复杂场地情况下，对场地内看台上主体结构施工的作业影响。

　　2)桁架平面呈椭圆形，北高南低。由于各提升点重力分布不均匀，多点协同提升控制难度大。内环桁架提升过程易产生旋转和偏移，空中姿态调整及控制难度大。

　　图1 大开口索穹顶结构罩棚体系组成  

　　3)桁架整体提升与索结构安装、张拉同步进行，内环桁架与索结构、门式提升架相互影响，交叉协同施工难度大，安全管理难度大。

　　3 提升流程

　　大开口葵花形索穹顶巨型内环桁架带索提升施工流程如图2所示。

　　图2 巨型内环桁架带索提升流程  

　　4 关键施工技术

　　4.1 巨型内环桁架地面拼装

　　内环桁架在地面整体拼装完成后进行提升。根据现场场地情况，部分钢拉环在看台上进行拼装。在场内沿钢拉环设置环向施工道路，150t汽车式起重机沿环向道路进行内环桁架拼装，同时300t履带式起重机进行提升架搭设。巨型内环桁架看台拼装如图3所示。

　　4.2 门式提升架布置

　　1)门式提升架底部基础放置预埋件。提升架下部基础部分落于看台区域，部分落于场内预埋基础上;其中落于看台区域的提升架下部设置转换梁，转换梁落于看台梁上，同时在转换梁下部局部区域设置基础，提高了门式提升架稳定性。门式提升架布置如图4所示。

　　图3 巨型内环桁架看台拼装  

　　图4 门式提升架布置  

　　2)内环桁架在地面进行整体拼装，在内环桁架上弦杆设置12个提升点。每个提升点设置1榀门式提升架，提升架间设置横向连系桁架以保证环向稳定性。

　　3)搭设提升架，利用提升架设置提升平台(上吊点)，同时顶部外环与已完成施工的网架结构及顶部内环与地面混凝土锚固点均通过抗风拉索进行拉结;安装液压同步提升系统设备，包括液压泵源系统、提升器、传感器等。门式提升架节点立面如图5所示。

　　图5 门式提升架节点立面  

　　4)根据设计标高，提升架高度设置为68m，在提升过程中，为保证提升架在预应力索传递水平荷载的作用下结构强度、稳定性及形变满足提升要求，12榀门式提升架间沿环向设置水平连系桁架，形成巨型内环桁架提升整体体系。

　　4.3 整体液压同步提升技术

　　采用“吊点油压均衡、结构姿态调整、位移同步控制、分级卸载就位”的提升方法，确保大开口巨型内环桁架提升过程的平稳、安全。

　　每台液压提升器处各设置1套行程传感器，监测提升过程中各台液压提升器提升位移同步性。主控计算机根据各传感器位移监测信号及其差值，构成传感器→计算机→泵源控制阀→提升器控制阀→液压提升器→提升单元的闭环系统，控制整个提升过程同步性。

　　测量提升单元各点实际尺寸，与设计值核对并处理后，降低提升速度，继续提升钢结构接近设计位置，各提升吊点通过计算机系统微调、点动功能，均达到设计位置，满足对接要求。

　　4.4 带索提升协同施工技术

　　利用测量仪器检测各吊点离地距离，计算各吊点相对高差。通过液压提升系统设备调整各吊点高度，使结构达到水平姿态。

　　1)结构在提升过程中，因空中姿态调整和杆件对口等需进行高度微调，同时也要保证平面内位置，防止因内环桁架偏摆而与提升架碰撞。

　　2)竖向姿态调整整个液压提升系统中各吊点液压提升器进行同步微动(上升或下降)，或对单台液压提升器进行微调，达到设计姿态要求。

　　3)水平姿态调整由于内环桁架结构不对称，重力分布不均匀，提升过程将产生平面内偏摆，与提升架发生碰撞。通过控制牵引索张力，即调整脊索提升千斤顶，给内环梁施加水平力，控制内环桁架平面偏摆。

　　4)内环桁架整体带索提升及张拉内环桁架整体提升过程中安装索网体系(包括斜索、撑杆、环索等)，索结构张拉与内环桁架交替进行，直至内环桁架达到设计标高。内环桁架带索整体提升如图6所示。

　　图6 内环桁架带索整体提升示意  

　　4.5 内环桁架带索整体卸载分析

　　大开口索穹顶结构提升过程工况复杂，提升过程中索结构、桁架、提升系统、荷载作用方式等不断发生变化，桁架结构与索结构处于不同受力状态。内环桁架提升与索结构提升、张拉相互影响。不同施工顺序和施工方法使整体提升过程中的受力状态甚至最终成型后的受力状态产生差异。特别是针对内环桁架设计姿态北高南低且带索整体提升方式下，不均衡荷载作用对于内环桁架整体提升索穹顶张拉成型有较大影响。借助有限元分析软件ANSYS，考虑几何非线性和应力刚化效应，对索网张拉成型和内环桁架提升进行协同分析。提升卸载后内环桁架竖向位移如图7所示。

　　图7 提升卸载后内环桁架竖向位移  

　　索网张拉成型时，外斜索张拉力值偏差为0.01%～8.61%，平均偏差2.11%。超提高30mm时，内环桁架提升合力实测值比理论值低7.9%，偏差在允许范围内，且实测值低于理论值有利于提升索卸载。内环桁架标高与设计标高最大偏差仅23mm。所测内环撑杆垂直度最大偏差为1/119，外环撑杆为1/123，大部分接近或小于1/150，撑杆垂直度总体良好。提升卸载后内环桁架提升点竖向位移理论值如表1所示。

　　表1 提升卸载后内环桁架提升点竖向位移理论值 

　　表1 提升卸载后内环桁架提升点竖向位移理论值

　　基于原始设计位形坐标，提升卸载后内环桁架提升点竖向位移为-107.6～10.4mm，整体竖向位移为-110～11mm(北端高点上挠，南端低点下挠)，位移较小。根据理论分析及实测对比，内环桁架提升工装索处于良好的可卸载状态。

　　5 施工过程监测

　　5.1 门式提升架监测

　　为保证提升架在提升过程中的安全与稳定，在提升过程中需实时监测记录基础沉降量，当基础沉降超出允许范围或基础出现不均匀沉降时，及时预警。提升架在提升过程中，风速对其稳定性影响较大，需实时监测风速。当风速超出设计承载力时，需停止提升，待风速稳定在设计值以下方可继续提升。在提升过程中，保证水平偏移距离在允许范围内，一旦超出允许范围，立即停止提升，并临时固定提升桁架，查明原因并采取措施后方可继续提升。

　　5.2 安装过程变形监测

　　内环桁架提升过程中，根据监测区域对其水平、竖向位移进行监测。通过监测，可及时获取各施工阶段不同结构部位变形情况，将监测所获得的数据与事先经过理论计算所获得的变形数据进行比较，及时调整施工和安装变形误差，保证施工正常进行和建筑物尺寸准确。

　　6 结语

　　本工程结合以往工程经验并在施工全过程模拟计算分析的基础上选用合理施工方案，保证了工程的顺利实施，验证了其可行性和准确性。