北京奥运会主体育场-鸟巢有什么设计特点

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1、构件体型大,单体重量重
　　作为屋盖结构的主要承重构件,桁架柱最大断面达25m×20m,高度达67m,单榀最重达500吨.而主桁架高度12m,双榀贯通最大跨度145.577+112.788m,不贯通桁架最大跨度102.391m,桁架柱与主桁架体型大、单体重量重.
　　2、节点复杂
　　由于本工程中的构件均为箱型断面杆件,所以,无论是主结构之间,还是主次结构之间,都存在多根杆件空间汇交现象.加之次结构复杂多变、规律性少,造成主结构的节点构造相当复杂,节点类型多样,制作、安装精度要求高.
　　3、工期紧
　　本工程量大,但安装工期相当短,工程于2003年12月24日开工,预计于2007年底前完工,2008年3月底竣工.工期紧,与土建施工交叉作业,平面场地紧张.
　　4、焊接量大
　　本工程工地连接为焊接吊装分段多,现场焊缝长度长,加之厚板焊接、高强钢焊接、铸钢件焊接等居多,造成现场焊接工作量相当大,难度高,高空焊接仰焊多.
　　5、冬雨季施工
　　本工程主结构吊装时间需跨越冬季和春节,所以存在冬雨季施工,施工难度较大.
　　工程建设过程中的难点：
　　1、工程组织难度大
　　主结构吊装时,土建施工还未结束,现场组装正在大面积开展,故存在多方施工交叉作业现象.加之,现场场地狭小,施工场地布置、构件运输及大型吊机行走路线等受到很大限制.同时,本工程结构复杂,各吊装分段之间相互关联,必须按一定顺序进行组装、吊装,否则将出现窝工现象.各施工方需合理协调、统筹管理,工程组织难度大.
　　2、构件翻身、吊装难度大
　　为降低组装难度,本工程中的桁架柱将采用卧拼法,主桁架将采用平拼法（内圈主桁架立拼除外）,故拼装结束后、吊装前必须进行翻身工作.由于构件体型较大,重量重,翻身时吊点的设置和吊耳的选择难度较大,特别是桁架柱的翻身,吊耳在翻身和吊装时的受力有所变化,需考虑三向受力.同时,翻身过程中的稳定性比较难控制.由于桁架柱和主桁架的分段口均为箱型断面,分段吊装时存在多个管口对接的问题,对于箱型断面,要保证多个管口的对口精度,难度巨大.起吊时,必须调整好分段构件的角度和方位,而对于体型大、重量重的构件,角度调节相当困难,吊装难度大.
　　3、高空构件的稳定难度大
　　由于本工程采用散装法（即分段吊装法）,分段吊装时,高空构件的风载较大,在分段未连成整体或结构未形成整体之前,稳定性较差,特别是桁架柱的上段和分段主桁架的稳定性较差,必须采用合理的吊装顺序（尽量首尾相接、分块吊装）和侧向稳定措施（如拉锚、缆风绳等）.
　　4、焊接难度大
　　本工程中既有薄板焊接,又有厚板焊接,既有平焊、立焊,又有仰焊,既有高强钢的焊接,又有铸钢件的焊接,焊接工作量大.薄板焊接变形大,厚板焊接熔敷量大,温度控制和劳动强度要求高.而高空焊接、冬雨季焊接的防风雨防低温措施更使得焊接难度增大.
　　5、安装精度控制难
　　由于施工过程中结构本身因自重和温度变化均会产生变形,而且支撑胎架在荷载作用下也会产生变形,加之,结构形体复杂,均为箱型断面构件,位置和方向性均极强,安装精度受现场环境、温度变化等多方面的影响,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,提前考虑好如何对安装误差进行调整和消除,如何进行测量和监控,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
　　本工程无论是外观质量,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,都要求相当高,而现场施工条件差.同时,对于大跨度空间结构,温度变形和温度应力较大,为此,设计确定了分块合拢和合拢温度,操作难度大.
　　水立方：
　　大跨空间结构（水立方）荷载的特点
　　大跨空间结构有其自身的特点：
　　1、屋面抗风设计值得重视.在水立方中,屋面负风和温度、竖向荷载是一组控制组合.大跨屋盖具有自重较轻、跨度大等特点,风荷载是主要设计荷载之一.由于这类结构空间性强、固有频率比较密集,在对它们进行随机风振响应计算时,不但要考虑多振型的贡献,而且应该考虑不同振型响应之间的互相关影响.目前国内规范规定的方法过于简单,误差很大,因此需进行专门研究,必要时需风洞实验加以验证.
　　2、竖向作用是结构的主要荷载来源.结构自重呈线性增长,而楼屋面的宽扁形结构使得竖向刚度呈非线性衰减,因此不能简单地将小跨度结构按相似性理论做几何比例的放大应用于大跨结构.
　　3、温度等间接作用效应明显.支座位移、温度变化和地面运动等间接作用对大跨结构有一定的影响.例如温度作用随结构尺度的加长而产生的累积将十分显著.在许多项目中,温度作用都已经考虑的比较详细,水立方和鸟巢都考虑了安装时的主体合拢温度,cctv主楼的大悬挑部位也考虑了这一点.根据各地的差异,这个温度点稍有不同.
　　4、动力作用、非线性都对整个结构有比较大的影响.由于跨度较大,使得结构竖向自振频率较低,因而对竖向振动十分敏感.因此对脉动风压、竖向地震、人致振动都须仔细考虑；以轴力为主的大跨结构对变形影响非常敏感,以往分析表明在考虑结构初始缺陷后结构整体稳定系数将成倍地下降,而且不同的结构缺陷会导致结构反应产生不同的分支,因此在大跨结构中应对结构的几何非线性予以足够的重视.
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