国内外首例！斜拉索桁结构屋盖体系在援柬埔寨国家体育馆的应用

援柬埔寨国家体育场 位于柬埔寨首都金边市东郊规划的体育中心内，项目建设用地面积162200m ² ， 总建筑面积约82400m ² ，设计观众席60000 座，是 目前我国对外投资额最高、规模最大的体育场项目 。建筑效果如图1所示。

图1  体育场建筑效果

体育场屋盖径向构件 波峰处采用36道 鱼腹式索桁架 ， 波谷处采用34道谷索 。单榀结构如图2所示。

图2  单榀结构

拉索节点主要分为 环索节点、径向索节点及谷索节点。

环索节点用于连接环索、径向索和斜拉索 ，与常规索夹不同，因斜拉索的存在，导致环索节点处不平衡力过大，因此，采用分段螺杆式连接节点，承受环索节点处的不平衡力。

分段螺杆式连接节点位置需能承受拉索破断荷载，同时满足节点有足够的安装操作空间。拉索在该处属于 硬连接 ，调节丝杆连接无法像拉索索体一样实现小角度偏转，因此，在设计时应满足结构线形，防止调节丝杆受弯。环索节点如图3所示。

图3  环索节点示意

采用CAD建立实体模型，通过有限元软件对环索节点夹进行力学分析，环索节点计算模型如图4所示，环索节点变形及应力云图如图5所示。由图5可知， 节点绝大部分区域处于弹性范围，安全可靠。

图4  环索节点计算模型

a 变形（单位：mm）

b 应力（单位：MPa）

图5  环索节点变形及应力云图

• 施工方案的选定原则

① 避免高空作业 ，安装、施工尽量靠近地面；②力求在主动受力索 数量少、张拉力低 的情况下，结构达到成型态；③成品保护保证拉索、主体结构不受破坏；④ 节约高效 结合施工工艺和流程，最大限度地做到交叉作业，确保施工质量、进度和安全。

• 施工方案比选

1）方案1（见图6） 上径向索在自然状态下，铺放在看台板上，环索节点通过CAD放样找出铺放位置，架体量减少；但在环索节点脱离胎架时， 径向索为折线形式 ，折点处径向索竖向分力对预制看台板产生过大压力致其破坏，索体有炸丝、断丝的风险。

a 张拉前

b 张拉后

图6  低空胎架搭设方案1

2）方案2（见图7）  以上径向索长度为半径画弧，与环梁和高看台边缘两点的延长线相交，交点为环索节点铺放位置。

图7  低空胎架搭设方案2

综上，选择 方案2 进行低空胎架搭设，施工流程如图8所示。

图8  低空胎架搭设施工流程

1）胎架组装索网

本项目拉索、索夹节点及其构件构造复杂，数量种类繁多， 对安装质量要求极高 。保证流水施工的同时，需确保各构件安装位置准确；考虑拉索下料及主体结构边界条件误差，调整各拉索丝杆长度；严控径向索索夹、谷索索夹安装方向和螺栓扭矩值；保证拉索和索夹节点表面观感。

2）高空装索

斜拉索的安装方法分为2种：①先连接柔性索网与斜拉索下端索头，再高空安装张拉工装，张拉斜拉索上端索头就位（张拉端为刚性边界条件）；②先连接吊塔与斜拉索上端索头，再低空安装张拉工装，张拉斜拉索下端索头就位（张拉端为柔性边界条件）。

3）环索节点脱离胎架

脱离分东、西区先后进行，采用2台履带式起重机，每次抬起2个环索节点，将南、北对称的环索节点从中间向两边逐步抬起。在斜拉索提升过程中环索节点 依次脱离胎架 ， 最大限度地减少了对胎架的扰动。

4）斜拉索同步提升

36根斜拉索分6级提升，提升力应 缓慢分级增加 ，分级标准为各列撑杆下节点安装时机。

5）下径向索同步张拉

斜拉索就位后，对36根下径向索进行 同步等比例分级张拉 ；下径向索索头孔心距环梁耳板孔心1.11m；张拉下径向索过程中同步张拉后背索，在吊塔变形的限值内，使后背索就位时张拉力较小。

索力监测主要针对主动索索力，提升过程中， 索力监测通过油压表来实现 。

主要监测环梁、吊塔、环索索夹和后背索基础位移， 采用 全站仪 进行测量 。

１）环梁位移测点布设图９所示。由于结构的抱箍效应，环梁中部向场地内（ x 方向）最大变形为138mm，环梁与吊塔连接部位向场地外（ y 方向）最大变形为49mm。

图9  环梁测点布设

2）吊塔同时承受斜拉索和后背索的拉力，在索网施工过程中，尤其 对塔顶位移影响显著 。吊塔测点布设如图10所示。

图10  吊塔测点布设

3）为控制后背索锚固基础在后背索作用下的变形，后背索基础变形测点布设如图11所示。

图11  后背索基础变形测点布设

4）通过环索位形控制索网成型位形，在环索节点中心布设反光片，环索位形测点布设如图12所示。

图12  环索位形测点布设

本项目主要包含吊塔、环梁和环柱的应力监测， 采用BGK-4000弧焊型振弦式应变计进行结构的应力测量， 测点布置如图13所示。

图13  应力测点布设

实际监测结果与模拟理论值误差总体 不超过10% ，表明结构施工在控制范围内，满足设计要求。