你认为鸟巢体育场的设计有哪些精妙之处?
设计之初,鸟巢采取了全球征集方案,专家评审,公开征求意见,避免结构设计缺陷。设计方案最终由瑞士建筑师赫尔佐格和德梅隆完成。
鸟巢:
1.部件尺寸大,重量重。
桁架柱作为屋顶结构的主要承重构件,最大截面25m×20m,高度67m,最大重量500吨。但主桁架高度为12m,双跨桁架最大跨度为145.577+112.788m,非跨桁架最大跨度为102.95438+0m,桁架柱和主桁架体积大,重量重。
2.节点很复杂
由于本工程所有构件均为箱形截面构件,无论是主体结构之间,还是主次结构之间,都存在多个构件空间交叉的现象。此外,子结构复杂多变,规律性较少,导致主体结构节点构造相当复杂,节点类型多样,制作安装精度要求高。
3.工期紧
本工程工程量大,但安装周期相当短。该工程于2003年2月24日开工,预计2007年底前和2008年3月底竣工。工期紧,与土建重叠,平面场地紧张。
4、焊接量大
本工程现场连接分多段焊接吊装,现场焊缝长度较长。此外,厚板焊接、高强度钢焊接、铸钢件焊接等。占多数,导致工作量相当大,难度高,高空焊接。
5、冬季雨季施工
本工程主体结构吊装时间需要跨越冬、春节,冬季和雨季施工难度大。
工程建设过程中的难点:
1,工程组织难度大。
主体结构吊装时,土建施工尚未结束,正在大面积进行现场组装,存在多方施工交叉作业的现象。此外,场地狭窄,施工场地布置、构件运输、大型吊车行走路线都受到很大限制。同时,本工程结构复杂,吊装节段相互关联,必须按一定顺序组装吊装,否则会出现窝工现象。各施工方需要合理协调,统筹管理,项目组织难度大。
2.很难翻转和提升组件。
为降低组装难度,本工程桁架柱将采用水平拼接方式,主桁架将采用水平拼接方式(内环主桁架垂直拼接除外),因此需要在组装完成后,吊装前进行翻转。由于构件尺寸大,重量大,翻身时吊点的设置和吊耳的选择比较困难,特别是桁架柱翻身时,翻身吊装时吊耳的受力是变化的,要考虑三维受力。同时,翻转过程中的稳定性难以控制。由于桁架柱和主桁架的截面开口为箱形截面,所以在分段吊装时存在多个管口对接的问题。对于箱形截面,保证多个接管的对接精度是非常困难的。吊装时,需要调整分段构件的角度和方位,但对于大而重的构件,调整角度和吊装难度相当大。
3、高空组件稳定性困难。
由于本工程采用的是散装法(即分段吊装法),高空构件的风荷载比较大,在各段未连成整体或结构未形成整体前稳定性较差,尤其是桁架柱上段和分段主桁架的稳定性较差。因此,合理的吊装顺序(尽可能分段吊装)和侧向稳定措施(如拔锚、缆风绳等。)必须采用。
4、焊接困难。
本工程既有薄板焊接又有厚板焊接,既有平焊、立焊又有仰焊,既有高强钢焊接又有铸钢件焊接,焊接工作量较大。薄板焊接变形大,厚板焊接熔敷量大,对温度控制和劳动强度要求高。但高空焊接和冬雨季焊接的防风雨、低温措施,使焊接难度加大。
5.很难控制安装精度
在施工过程中,结构本身会因自重和温度变化而变形,支撑胎架也会在荷载作用下变形。此外,结构形状复杂,均为箱形截面构件,位置性和方向性强。安装精度受现场环境、温度变化等多方面影响,安装精度极难控制,施工难度大。施工时必须采取必要的措施,如何调整和消除安装误差,如何提前测量和监控,使变形在受控状态下完成,以保证整体造型和施工质量。
6、质量要求高,施工难度大。
无论是本工程的外观质量,如外形尺寸、焊缝外观,还是内在质量,如焊缝质量等级、焊接残余应力消除等。,要求相当高,但现场施工条件差。同时,对于大跨度空间结构,温度变形和温度应力较大,设计和确定分块合拢温度比较困难。
水立方:
大跨度空间结构(水立方)荷载特征
大跨度空间结构有其自身的特点:
1.屋顶的抗风设计值得关注。在水立方中,屋顶负风、温度和竖向荷载是一组控制组合。大跨屋盖具有自重轻、跨度大的特点,风荷载是主要设计荷载之一。由于这类结构具有很强的空间性和密集的固有频率,在计算其随机风振响应时,不仅要考虑多模态的贡献,还要考虑不同模态响应之间的互相关效应。目前国内规范规定的方法过于简单,误差较大,必要时需要专门研究和风洞实验来验证。
2.竖向作用是结构的主要荷载来源。结构自重线性增加,而建筑屋面的宽平结构使竖向刚度非线性减小,不能简单地按照相似理论把小跨度结构放大,应用到大跨度结构上。
3.温度等间接影响显而易见。支座位移、温度变化、地震动等间接效应对大跨度结构有一定影响。例如,温度效应随着结构规模的增大而累积将非常显著。在许多项目中,温度的作用已被详细考虑。水立方和鸟巢在安装时都考虑了主体的封闭温度,央视主楼大悬挑部分也考虑了这一点。根据各地差异,这个温度点略有不同。
4.动力作用和非线性对整个结构影响很大。由于跨度较大,结构的竖向自振频率较低,因此对竖向振动非常敏感。因此,必须仔细考虑脉动风压、竖向地震和人为振动;轴力主导的大跨度结构对变形非常敏感。以往的分析表明,考虑结构的初始缺陷后,结构的整体稳定系数会呈指数下降,不同的结构缺陷会导致不同的结构响应分支。因此,在大跨度结构中,应充分重视结构的几何非线性。