设计单位 ： 中国航空规划设计研究总院有限公司

总包单位 ：中国十七冶集团有限公司

钢结构安装单位 ：上海祥谷钢结构工程有限公司

索结构施工单位 ：上海固隆建筑工程有限公司

索具类型 ：巨力索具·高钒索

竣工时间 ：2022年

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概 况

兰州奥体中心项目处在兰州市七里河区崔家大滩片区。它是兰州市承办 2022 年省运会的主场馆。同时也是兰州市民开展日常体育活动的核心场地。该项目总用地面积为 515989.30 平方米。总建筑面积是 450080 平方米，其中地上建筑面积为 321430 平方米，地下建筑面积为 128650 平方米。兰州奥体中心综合馆结构标高为 35.7m，其平面投影呈椭圆型，长轴是 185m，短轴是 140m。上部的钢结构屋面以及侧幕墙采用钢结构，下部的主体结构采用框架 - 剪力墙结构，剪力墙沿环向基本均匀地进行布置。正中心的屋面采用弦支穹顶结构，它是世界上首个吊挂大吨位斗形屏且矢跨比小于 1/12 的 90 米级大跨度弦支穹顶结构工程。

图1 兰州奥体中心综合馆

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索结构体系

弦支穹顶结构跨度为 94m，矢高是 8m，拥有 24 个滑动支座。此弦支穹顶结构由上部肋环型单层网壳以及下部 Levy 型索支体系所组成。上部结构中，径向杆的截面类型是箱型，环向杆的截面类型也是箱型，而斜向支撑杆的截面类型为圆管型，它们的材料均为 Q355B。下部 Levy 型索支体系由 5 圈环索组成，还有 186 根径向钢拉杆以及 90 根竖向撑杆。环索是高钒镀层拉索，径向钢拉杆是 Q690D 实腹圆杆，竖向撑杆是 Q355B 圆钢管。其余的屋面部分用的是钢桁架结构，桁架延伸到了侧幕墙，桁架的最大跨度大约为 37.3m。综合馆的结构特征主要体现在以下几个方面：弦支穹顶部分跨度较大；矢高较小；并且需要悬挂大吨位的斗屏荷载。

1）弦支穹顶结构主要组成部分

综合馆弦支穹顶部分主要由两部分构成，一是上部单层肋环形网壳，二是下部索撑体系，如图 2 和 3 所示。在索撑体系中，包含环向索、径向索以及撑杆，如图 4 所示。

图2 弦支穹顶结构示意

图3索撑体系示意图

a）环索

b）径索

c）竖向撑杆

图4 索撑体系拆解图

2）主要构件规格

弦支穹顶结构主要由上弦网壳、下部钢吊杆、环向索及径向索构成。网壳杆件的截面有 B450×250×12×12 到 B600×40×20×20 这些规格。下部钢吊杆的截面是 219×10。具体的构件规格在表 1 中有所显示。环向索是高钒索，其索径在 40mm 到 130mm 之间。径向索的材质是 Q650E，索径在 40mm 到 80mm 之间。

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索结构施工

综合馆在上部单层网壳施工时，临时支撑架搭设共布置了 19 个。其中内圈有 1 个，中圈有 6 个，外圈有 12 个。临时支撑架的最大搭设高度为 35m。因为单根索过长，不利于运输，所以对单根索进行了分段处理。在索的安装方面钢结构穹顶设计，采取了在地面展开索，在地面拼接对接头，然后通过整体提升环索加索夹的方式进行高空挂索的方案。索夹的安装方面，因为拉索安装态处于零应力状态，同时现场无法量测拉索长度，所以在拉索制作时，是在张力条件下在索体表面标记索夹位置。总体分段示意图如 5 所示，索夹标记位置以及安装情况分别如图 6、图 7、图 8 所示。

图5 总体分段示意图

图6拉索索夹位置标记图

图7索夹标记线说明图

图8对接头安装位置图

为确保综合馆弦支穹顶部分索结构预应力能够成功施加，项目部进行了多方面的工作。一是结合监测数据钢结构穹顶设计，以此来为施加预应力提供依据；二是进行张拉自检，确保张拉过程符合要求；三是进行现场联合检查，保证施工现场的各项条件满足施加预应力的需求；四是召开多次专项研讨会，对施加预应力过程中可能出现的问题进行深入探讨和研究。最终确定利用预应力智能张拉液压系统，采取南北向和东西向对称同步张拉的方案来进行索力施张作业。在这个过程中，重点对滑动支座径环向的位移以及转角进行监测，同时对穹顶结构控制点的应力应变和竖向位移进行监测，还对索力值及其分布等内容进行监测，以确保在张拉过程中穹顶结构的整体稳定性能够得到控制。

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工程照片

图9 索张拉完成

图10 钢结构安装完成

图11 斗屏悬挂实景

图12局部节点

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参考文献

李雄彦、刘人杰以及景辉等人提出了面向工程的大跨度空间结构动力缩尺模型设计制作方法。该方法发表于《建筑结构学报》2022 年第 43 卷第 12 期，其内容为 267 至 275 页。

Xue S、Zhao Z、Li X 等人进行了关于中心悬挂记分牌对悬索穹顶结构自振特性和地震响应影响的振动台试验研究。该研究成果发表在《Buildings》2022 年第 12 卷第 8 期，文章编号为 1231。

撰稿人： 兰州理工大学 王秀丽、陈铭