［摘要］惠州市中心体育场罩棚钢桁架悬挑大，使其临时支撑的设计及拆除成为控制罩棚结构施工安全的关键因素之一。采用有限元分析软件SAP2000，考虑安装及拆除过程中荷载的各种不利组合以及缆风绳的有利影响，建立数值分析模型。针对使用阶段和拆除阶段，对临时支撑的设计、稳定性及变形等特性进行了分析。研究表明，该结构临时支撑的设计和拆除均满足现行规范要求，方案具有可行性。

［关键词］体育场;临时支撑;有限元分析;设计;拆除分析

1 工程概况

惠州市中心体育场总占地面积约41 万m2 ，由主场、副场、网球中心及全民健身广场组成。主场地下1 层，地上4 层，最高点标高为46. 4m，建筑面积62 056m2 ，可容纳4 万名观众。

主体育场平面投影为外圆内椭圆，外圆直径为290m，建筑面积62 056m2。结构工程中共设有44榀主桁架。为了增加该结构在施工过程中的稳定性和安全性，在吊装过程中，主桁架一端与柱直接连接，另一端设临时支撑。本工程临时支撑设置在桁架的前端第2 个节点处，胎架竖杆采用└140 × 12，水平杆及斜杆采用等肢└80 × 6，顶部节间斜杆采用└140 × 12，胎架顶部水平杆件采用型钢H400 × 300× 10 × 12。看台上部支撑底座为型钢H300 × 300 ×8 × 10，平台立柱采用20mm 厚钢板做支座，看台楼板下部再采用与上部相同的材料做成临时支撑，支撑顶部采用20mm 厚钢板与楼板顶紧。楼层板下支撑通过预做的400mm × 3 500mm × 3 500mm混凝土基础，基础预埋4 块20mm × 300mm × 300mm 钢板，与支撑焊接连接，将荷载传给强夯地面。具体布置如图1 所示。

2 临时支撑验算

根据吊装的实际情况及桁架实体，用有限元分析软件SAP2000 进行建模计算，临时支撑点处约束假定为铰接。本工程桁架支撑采用角钢制作成格构形式，支撑架最大高度为31m。临时支撑使用时间一直持续到次桁架及端部悬挑箱梁全部安装完毕，临时支撑主要承受分段钢桁架自重、胎架自重、风荷载。由于吊装过程存在诸多不可预见的不利因素，需对主要的荷载工况进行组合，同时，结构需留有一

定的安全度，以保证胎架结构的安全。故取内部次桁架最多的一个单元进行分析。

统计各段桁架的质量，得到支撑在吊装过程中承受的最大荷载为523. 8kN，并将其作为恒载，同时，考虑施工时胎架安装的位置偏差引起的偏心，取偏心矩L /6 ( L 为胎架节间宽度) ，施工活荷载取2kN /m2 ，风载根据《建筑结构荷载规范》GB50009—2001［1］取值，惠州地区基本风压取0. 52kN /m2。风荷载包括胎架顶部的拱所受风荷载传递到支撑顶部的荷载以及直接作用在胎架上的荷载。胎架模型以及荷载分析如图2 所示。

胎架杆件的强度和截面尺寸与计算模型相同。胎架计算中考虑缆风绳约束的有利作用，缆风绳采用直径16mm 的钢索。经恒荷载、活荷载及风荷载组合分析后，胎架在最不利组合下的最大水平位移为18mm。由图3 可知，构件最大应力比为0. 821，满足规范要求。

根据《高耸结构设计规范》GB50135—2004，对该双向受弯格构式构件整体稳定进行验算，满足整体稳定性要求。

3 临时支撑底部处理

由于胎架是直接支撑在看台楼板上，需对看台楼板进行加固，支撑胎架底部采用H300 × 300 × 8 ×10 的做成支撑平台，看台楼板上、下均用20mm 厚钢板顶紧，楼板下部采用与上部相同的材料做成临时支撑顶紧，将荷载传递至地面，底部采用PL-20mm × 3. 1m × 3. 1m 钢板，具体形式如图4 所示。

楼层板下部支撑材料与上部相同，故不做验算。楼层支撑架底部采用20mm 厚钢板与支撑焊接。底部荷载在最不利工况组合下，传递到地面的总荷载为729kN。地面为强夯地面，承载力为80kN /m2 ，底部钢板面积为9. 2m2 即可满足承载力要求，底部钢板规格为3. 1m × 3. 1m，面积为9. 6m2 ，满足要求。

4 临时支撑拆卸

临时支撑的拆卸是本工程施工方案中需要重点解决的问题，主要原因有两点。

1)临时支撑拆卸后屋盖大悬臂结构在自重作用下的变形非常大，卸载的难度和危险性非常高。

2) 胎架高度最高达到31m，内环、中环胎架搭设于看台混凝土楼面上，卸载的过程必须使胎架受力均衡，否则如局部胎架受力过大，不仅增加胎架的用量，还会影响混凝土看台楼面。

胎架的拆除过程是悬挑端逐步下降的过程，拆除原则应使悬挑端逐步下降，而胎架所承受的荷载不产生大的变化。胎架的拆除采用分级卸载的方案。支撑胎架卸载顺序如图5 所示，胎架I 与胎架II 间隔布置，采用按比例卸载方案，各支撑胎架各级下降值和最终下降值成正比，胎架的拆除顺序如图中箭头指向，按胎架I，II 间隔卸载。为了不使支撑胎架的压力有较大改变，分批分级卸载，卸载过程如下:胎架I 第1 级卸载→胎架II 第1 级卸载→ 胎架I 第2 级卸载→胎架II 第2 级卸载→ 拆除胎架I→拆除胎架II→卸载完毕，结构成型。

卸载完成后的杆件悬挑端的最大挠度为107. 1mm，与结构跨度的比值约为1 /680。所有杆件应力比均较小，都未超过0. 5。

5 结语

1) 结合该结构特点，采用有限元软件对该结构临时支撑在使用和拆除过程中的变形及整体稳定进行了分析和研究，结果表明该结构临时支撑的设计和拆除方案具有可行性。

2) 临时支撑安装前进行设计验算和拆除分析，根据分析结果对临时支撑高度和刚度进行调整，这是保证临时支撑拆除后结构状态与设计效果一致的基础。

3) 临时支撑在使用和拆除过程中，必须对其进行不间断监测，以指导安装及拆除过程。