提  要：本文依據(jù)國(guó)家體育場(chǎng)主體鋼結(jié)構(gòu)安裝方法—分段吊裝高空組拼方法(簡(jiǎn)稱(chēng)散裝法)，同時(shí)根據(jù)支撐卸載點(diǎn)多、分布范圍廣等實(shí)際情況出發(fā)，從鋼結(jié)構(gòu)支撐卸載過(guò)程的支撐反力分析入手，運(yùn)用有限元軟件ANSYS詳細(xì)對(duì)比計(jì)算分析了大跨度馬鞍形空間鋼結(jié)構(gòu)屋面支撐的卸載順序和卸載步驟，擇優(yōu)確定了分階段整體分級(jí)同步卸載的原則和具體的卸載步驟。通過(guò)對(duì)每一步驟卸載反力計(jì)算和卸載過(guò)程中可能出現(xiàn)的支撐失效分析，給出了支撐卸載反力結(jié)果，為鋼結(jié)構(gòu)支撐塔架的選型及設(shè)計(jì)提供依據(jù)，也期望對(duì)類(lèi)似工程的卸載施工提供參考。
關(guān)鍵詞：主體鋼結(jié)構(gòu)、支撐卸載、卸載反力、卸載步驟
1 工程概況
國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程由24榀拉通或基本拉通的門(mén)式剛架?chē)@著體育場(chǎng)內(nèi)部碗狀看臺(tái)區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，交叉布置的主結(jié)構(gòu)與屋面、立面的次結(jié)構(gòu)一起編織成“鳥(niǎo)巢”的造型。所有鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成結(jié)構(gòu)及建筑外形，如圖1-1所示。
鋼結(jié)構(gòu)屋面呈雙曲面馬鞍型，最高點(diǎn)高度為68.5米，最低點(diǎn)高度為40.1米；平面上呈橢圓形，長(zhǎng)軸最大尺寸約333米、短軸最大尺寸約296米；屋蓋中部的開(kāi)口內(nèi)環(huán)呈橢圓型，長(zhǎng)軸約190米，短軸約為124米；大跨度屋蓋支撐在24根桁架柱之上，柱距為37.958米。
屋面主桁架矢高12.000m，上弦桿截面基本為1000mm×1000mm，下弦桿截面基本為800mm×800mm，腹桿截面基本為600mm×600mm；屋面鋼結(jié)構(gòu)總重量約14000噸，豎向荷載通過(guò)24根組合鋼結(jié)構(gòu)柱傳遞至基礎(chǔ)。
2 安裝方法及支撐點(diǎn)的選擇
2.1 安裝方法
由于國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)為特大型大跨度空間結(jié)構(gòu)，構(gòu)件自重產(chǎn)生的內(nèi)力所占比例較大，鋼結(jié)構(gòu)安裝方法和順序?qū)Y(jié)構(gòu)構(gòu)件在重力荷載作用下的內(nèi)力將產(chǎn)生明顯影響；同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)安裝方法和施工順序?qū)f(xié)調(diào)鋼結(jié)構(gòu)施工與混凝土結(jié)構(gòu)施工的關(guān)系，對(duì)保證混凝土看臺(tái)連續(xù)施工、鋼結(jié)構(gòu)的順利安裝、室內(nèi)裝修工程及機(jī)電設(shè)備工程及時(shí)插入以及外圍基座盡早施工具有重大的意義。
通常，大跨度鋼結(jié)構(gòu)的安裝方案有整體提升、滑移、分段吊裝高空組拼方法(簡(jiǎn)稱(chēng)散裝法)和局部整體提升等方式。同樣，國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)安裝方案的選擇過(guò)程中對(duì)比考慮了上述四種方式。針對(duì)國(guó)家體育場(chǎng)項(xiàng)目的具體情況，以及鋼結(jié)構(gòu)工程及其與其它分部工程之間的時(shí)間和空間關(guān)系，為了滿(mǎn)足國(guó)家體育場(chǎng)工程總工期的要求，按照施工總部署，國(guó)家體育場(chǎng)看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)先行施工，鋼結(jié)構(gòu)隨后進(jìn)行施工[1]。
由于采用整體提升方案時(shí)，被鋼結(jié)構(gòu)圍罩的看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)不能先期施工，因而室內(nèi)裝修工程、機(jī)電設(shè)備工程等無(wú)法提前插入，導(dǎo)致總體工期無(wú)法滿(mǎn)足要求。采用滑移方案時(shí)，需要在鋼結(jié)構(gòu)的周?chē)邆渥銐虼蟮氖┕?chǎng)地，由于施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，滑移方案受到施工場(chǎng)地的限制，同時(shí)也受到看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)的制約，另外，滑移法也面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)等因素。因此，國(guó)家體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)安裝方法主要進(jìn)行了散裝法和局部整體提升法的比選。
在調(diào)整初步設(shè)計(jì)之前，施工方就鋼結(jié)構(gòu)的安裝方法進(jìn)行了國(guó)內(nèi)外范圍的方案征集，依據(jù)調(diào)整前的初步設(shè)計(jì)條件，經(jīng)專(zhuān)家擇優(yōu)評(píng)審，擬選定局部整體提升的方法。調(diào)整初步設(shè)計(jì)后，將原有的鋼結(jié)構(gòu)活動(dòng)屋蓋取消，鋼結(jié)構(gòu)固定屋蓋的開(kāi)口加大，約增加了20m。
根據(jù)調(diào)整后初步設(shè)計(jì)圖及具體技術(shù)條件，鑒于以下主要原因：
 屋蓋鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整設(shè)計(jì)后已經(jīng)沒(méi)有調(diào)整前意義上的“內(nèi)環(huán)桁架”，屋蓋中間的開(kāi)口是由各榀貫通的主桁架交叉而成；
 由各榀貫通的主桁架交叉形成的“內(nèi)環(huán)桁架”平面尺度很大，而且截面板厚比調(diào)整設(shè)計(jì)前有了較大幅度的減小，同時(shí)存在較大的高差，整體剛度較差；
 由于鋼屋蓋開(kāi)口邊界在短軸（東西向）已經(jīng)擴(kuò)大到一層看臺(tái)的邊線(xiàn)、長(zhǎng)軸（南北向）到跑道的外側(cè)，采取在地面進(jìn)行“內(nèi)環(huán)桁架”或含部分主桁架的整體拼裝、提升的方案將對(duì)混凝土看臺(tái)施工產(chǎn)生較大影響。
明顯，局部整體提升方法已不具有優(yōu)勢(shì)，因此，最終確定鋼結(jié)構(gòu)總體安裝方案采用高空散裝法[2]。
2.2 支撐點(diǎn)設(shè)置
在確定采用高空散裝法的總體安裝方案后，隨后的重要工作既是確定支撐點(diǎn)的布置、鋼結(jié)構(gòu)安裝單元的分段以及根據(jù)安裝單元的吊裝工況選擇吊機(jī)，這三方面的工作既相互聯(lián)系又相互制約。在支撐點(diǎn)布置的選擇過(guò)程中，同時(shí)還要考慮其的位置與看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)的交叉關(guān)系，盡量減少支撐塔架設(shè)置對(duì)看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)施工的干擾影響。
根據(jù)調(diào)整后的鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)圖，支撐點(diǎn)的選擇考慮了兩種方式，方式一為50個(gè)支撐點(diǎn)，方式二為78個(gè)支撐點(diǎn)。
