1、總建筑面積44萬m2，是集會議、展覽和體育功能于一體的綜合型公共設施黑龍江省國際會議展覽體育中心中央主館會議中心5萬人體育場展覽大廳、訓練館、萬人體育館相連成一體主館結構平面總布置圖總長度為618m,寬為128m（主跨大廳）+20m(附屬玻璃長廊) 中部由相同的35榀128m跨的張弦桁架覆蓋，桁架間距為15m，展覽大廳結構布置圖5道縱向剛性支撐+沿周邊布置的平面交叉支撐組成支撐系統人字形搖擺柱混凝土剛性柱支承張弦桁架下弦拉索張弦桁架結構簡圖前端的人字形搖擺柱和后端的剛性柱支承人字柱既可以傳遞豎向力，又提供足夠強大的縱向剛度玻璃幕墻的支撐桁架（抗風柱）上端與張弦桁架連接在一起， 僅傳遞水平向力，

2、豎直向不傳力上弦桿件： 480X24 下弦桿件： 480X12480X24 桁架弦桿與腹桿間為相貫焊接連接 材質為Q345B張弦桁架拉索：4397 拉索為高強度低松弛鍍鋅鋼絲束，抗拉強度為1570Mpa 拉索錨具采用40Cr鋼。拉索錨固端節點設置在桁架的形心處，使得拉索中的拉力由相交與一點的5根桁架腹桿直接傳遞到桁架弦桿上，傳力路徑直接，簡化了拉索錨固端節點的構造拉索撐桿與拉索垂直，便于撐桿位置的穩定，也較大地減少拉索在撐桿間的預應力損失為了方便現場施工，張弦桁架與搖擺柱，桁架與縱向支撐間的連接大量采用了銷栓式連接張弦桁架中的一些受力復雜的關鍵節點采用鑄鋼件，節點處避免產生了的復雜焊接溫度應力

3、張弦桁架部分節點構造基本雪壓：0.5 kN/m2 雪荷分布系數(考慮積雪效應)：1.6基本風壓：0.65 kN/m2 風振系數：1.2體型系數分區由于結構形式的特點，初始預張力對張弦桁架的內力和初始變形影響較大綜合考慮以下因素確定初始預張力應1.在各可能工況下，索應保持拉力，且不超過規定的應力比2.過小的預張力使索不能拉直3.過大的預張力使索張拉施工不便4.不應產生過大的反拱值。經過方案分析比較后，最終確定初始預張力為177t。 恒恒+ +活活+ +左左+ +正溫正溫 恒恒+ +活活+ +右右+ +正溫正溫 恒恒+ +活活+ +左左+ +負溫負溫 恒恒+ +活活+ +右右+ +負溫負溫 恒恒+

4、 +吸吸 恒恒+ +活活 恒恒+ +活活+ +正溫正溫工況六（恒工況六（恒+ +活）：內力及位移活）：內力及位移 前五階振型周期前五階振型周期(s):(s): 1.1. 1.55323 1.55323 2.2. 1.44098 1.44098 3.3. 1.39495 1.39495 4 4 . . 0.65041 0.65041 5 5 . . 0.62403 0.62403 第一階振型第二階振型第三階振型第四階振型第五階振型桁架中最大受壓桿件為接近兩端支座的下弦桿，壓應力值為199Mpa，最大受拉桿件為拉索錨固節點連接的斜腹桿，拉應力值為226Mpa。桁架上下弦桿的受力較均勻拉索中的最大拉

5、應力為601Mpa，最大應力比為0.38，拉索的材料強度已充分利用。桁架跨中最大初始反拱值為98.8mm，最大水平位移為240.8mm，結構柱頂水平側移比值（/h）為1/124。 桁架最大撓度在桁架跨中節點，為519.2mm，撓跨比 （f/L）為1/246。可以看出結構水平及豎向剛度均偏柔，結構截面 選擇是由剛度控制的 水平側移及豎向撓度均稍有超出規范限值。 在無風荷作用時結構不利，風荷向上較大的吸力抵抗部分豎向恒荷和活荷，對結構是有利的； 溫度作用對結構豎向撓度影響不大，對水平側移有影響，正溫不利，負溫有利，由于前端搖擺柱起的作用，溫度作用對構件內力影響很小幕墻支撐桁架與張弦桁架的連接措施，

6、大大減小了主體結構傳遞過來的水平推力 時程響應分析結果表明：地震作用對結構設時程響應分析結果表明：地震作用對結構設 計不起控制作用計不起控制作用 張弦桁架折合重量：張弦桁架折合重量： 2/67mkg在胎架上進行桁架整體拼裝開始張拉鋼索，使桁架脫模、反拱，并達到初始預張力安裝屋面檁條及支撐系統桁架安裝就位玻璃幕墻的支撐桁架（抗風柱）上端與張弦桁架連接固定 結構分析時，按照以上典型施工階段分別進行分析確保索中施加的預應力值與設計值一致 在各施工階段要對一些受力較大桿件的內力，控制點的節點位移，索中的拉力值進行監控。桁架位移控制點的分布圖設置水平、和豎直位移傳感器在關鍵部位桿件中粘貼應變片監控桿件軸

7、應力及彎矩引起的次應力；在拉索張拉端設置壓力傳感器監測索的拉力值，同時要監測索的拔出量。監控時要對結構內力與節點位移進行雙控 只有這些監測結果與設計值接近，才可以進行下一 階段的施工。張弦桁架在實際使用中，平面外有很強的支撐系統，可以保證其整體穩定性。對桁架施加預應力和桁架單榀吊裝時，這些支撐都是不存在的,這時需要對張弦桁架的穩定性進行校核 利用ANYSY軟件的EIGEN BUCKLING功能對張弦桁架的進行了彈性屈曲分析。在保證結構自重不變的情況下，加大索的預拉力。張弦桁架到第一、二屈曲模態時索的拉力分別為1310t和1346t，而索實際初張拉設計值為177t施加預應力張弦桁架第一曲屈模態圖

8、Pcr1=1310t施加預應力張弦桁架第一曲屈模態圖Pcr2=1346t對于大跨度及超大跨度結構，盡可能采用一些專用連接構造，使得實際結構與分析模型接近，并且使得結構傳力路線簡潔、明確。大跨度結構的設計往往由結構剛度控制，對于大跨度結構的剛度在設計時應格外關注。和本文類似的預應力鋼結構，初始預張力對結構最終位置有較大影響，但對結構剛度影響不大，應合理確定初始預張力及結構的反拱值。玻璃幕墻結構應用越來越廣泛，應在設計主體結構時充分考慮幕墻的支撐系統，兩者整體分析是比較合理的。體育場罩蓬結構模型長度為247.5m，最大寬度64.2m，每片罩蓬面積約15000m2前端變截面拋物線格構式拱+后端變截面

9、空間曲梁 +12道巨型網格空間桁架體育場罩蓬結構平面圖屋面荷載通過橫向桁架傳遞到前端拱和后端曲梁上，拱與曲梁在拱腳處相交于一點，兩者的合力傳遞給有拱腳，曲梁還通過跨中的4個支座（水平可滑移）支承體育場罩蓬結構側立面圖前拱為的兩鉸拱，跨度247.5m，矢高48.4m，矢跨比接近1/5 該拱傾斜65度放置，拱截面為菱形截面，拱中部截面高為12m寬為7.2m空間曲梁截面同樣為菱形，中部高為9m，寬為5.4m主要構件截面圖12道橫向桁架，結構形式一樣，為三角形截面的空間桁架，桁架跨度隨罩蓬的曲線而變化，桁架寬度約7m，罩蓬中間最大跨桁架的高度接近6m，隨著跨度的減小，桁架高度跟隨拱和曲梁的截面而變小，

10、這與這些桁架的受力特點相吻合由于罩蓬中拱、曲梁和桁架的截面尺寸均較大，相應的各構件的節間劃分尺寸也較大，形成了這種統一的巨型網格劃分形式，這也是本罩蓬結構的特點之一。基本雪壓：0.5 kN/m2 雪荷分布系數(考慮積雪效應)：1.6基本風壓：0.65 kN/m2 風振系數：1.3溫度作用：考慮50的溫差作用結構分析時，將罩蓬結構中的前拱、后部曲梁及12道橫向桁架整體分析，分析軟件采用的是ANSYS 5.7。為了提高設計效率，為此專門開發了一套較為完善的適用于空間結構設計的ANSYS軟件前、后處理模塊，拓展了ANSYS軟 件的設計功能。 恒+活+風(沿y負向)+正溫 恒+活+風(沿y負向)+負溫

11、 恒+風(沿y正向) +正溫 恒+風(沿y正向) +負溫 恒+風(沿x向) +正溫(風荷載按下端開敞考慮) 恒+風(沿x向) +負溫(風荷載按下端開敞考慮) 恒+活（半）+風(沿y負向)+正溫 恒+活（半）+風(沿y負向)+負溫 恒+風(沿y正向) +正溫 (考慮半跨懸掛荷載) 恒+風(沿y正向) +負溫 (考慮半跨懸掛荷載) 恒+風(沿x正向) +正溫 (考慮半跨懸掛荷載) 恒+風(沿x正向) +負溫 (考慮半跨懸掛荷載) 恒+活 恒+活（半）+風(沿x正向壓) +正溫(考慮半跨懸掛荷載) (風荷載按下端封閉考慮) 恒+活（半）+風(沿x正向壓) +負溫(考慮半跨懸掛荷載) (風荷載按下端封

12、閉考慮) 恒+活+風(沿y負向)+正溫 恒+活+風(沿y負向)+負溫 恒+風(沿y正向) +正溫 恒+風(沿y正向) +負溫 恒+風(沿x向) +正溫(風荷載按下端開敞考慮) 恒+風(沿x向) +負溫(風荷載按下端開敞考慮) 恒+活（半）+風(沿y負向)+正溫 恒+活（半）+風(沿y負向)+負溫 恒+風(沿y正向) +正溫 (考慮半跨懸掛荷載) 恒+風(沿y正向) +負溫 (考慮半跨懸掛荷載) 恒+風(沿x正向) +正溫 (考慮半跨懸掛荷載) 恒+風(沿x正向) +負溫 (考慮半跨懸掛荷載) 恒+活 恒+活（半）+風(沿x正向壓) +正溫(考慮半跨懸掛荷載) (風荷載按下端封閉考慮) 恒+活（

13、半）+風(沿x正向壓) +負溫(考慮半跨懸掛荷載) (風荷載按下端封閉考慮)工況一：恒工況一：恒+ +活活+ +風風( (沿沿y y負向負向)+)+正溫正溫工況二：恒工況二：恒+ +活活+ +風風( (沿沿y y負向負向)+)+負溫負溫工況七：恒工況七：恒+ +活（半）活（半）+ +風風( (沿沿y y負向負向)+)+正溫正溫工況八：恒工況八：恒+ +活（半）活（半）+ +風風( (沿沿y y負向負向)+)+負溫負溫1/7321/2831/272-37.50 -17.42 18.08 173-194151/11401/1971/36324.08 25.00 13.58 160-208141/1

14、2821/3841/869-21.42 12.83 5.67 186-144131/11361/1901/408-24.17 -25.83 -12.08 172-97121/9631/2501/29828.50 19.67 -16.50 131-114111/17911/3381/857-15.33 -14.58 5.75 87-73101/12671/2011/79821.67 24.50 6.17 106-7391/6361/2691/422-43.17 -18.33 11.67 218-21581/11851/1751/635-23.17 28.08 7.75 220-22371/105

15、91/1921/377-25.92 -25.67 -13.08 177-10161/9361/2461/29029.33 20.00 17.00 130-12451/17801/3461/883-15.42 -14.25 5.58 84-6741/13071/2001/85721.00 24.67 5.75 104-6831/6171/2861/523-44.50 -17.25 9.42 222-22221/10801/1661/679-25.42 29.58 7.25 222-2291Uz/LL=247.46mUy/HH=49.25m Ux/HH=49.25mUz-maxcm(標準值)Uy-

16、maxcm標準值Ux-maxcm(標準值) 最大拉應力Mpa 最大壓應力Mpa工 況 表一：體育場屋面在各荷載工況下的應力及位移表一：體育場屋面在各荷載工況下的應力及位移表二：體育場屋面在各荷載工況下的支座反力表二：體育場屋面在各荷載工況下的支座反力(設計值設計值)kN 13754188203875994633293-76068562-29352751513264139211476744606293-89468535-293661514831583157946794611991146-15084119911461508413-112-2474-354-3563-787-6753707-1798

17、67579912-161-2523-278-3488-814-6752367-1825675214011133467473891-6079-537410647-5688-5374-106471085419549967-6106-53749307-5715-5374-9307912008135491041712309174425277-2373219162527723732811959135011049212384174155277-25072191355277250727299-239798-3530-247-6753265-164967512416250-2445173-3455-274-6

18、751925-167667525815544544925925-5539-537410205-5539-5374-10205449649610001000-5566-53748865-5566-5374-8865313894138941245712457198255277-2568819825527725688213846138461253312533197985277-27028197985277270281FzFzFzFzFzFyFxFzFyFx支座46支座5支座4 支座3 支座2 支座1 工 況 前五階振型周期前五階振型周期(s):(s): 1 1 . 9 2 6 31 1 . 9 2

19、6 3 2 1 . 1 7 4 6 2 1 . 1 7 4 6 3 1 . 1 4 9 0 3 1 . 1 4 9 0 4 4 0 . 8 1 2 1 0 . 8 1 2 1 5 5 0 . 7 2 7 3 0 . 7 2 7 3 第一階振型第二階振型第三階振型第四階振型第五階振型前部拱的4條縱向弦桿的受力很均勻，選擇的截 面為610X40后部空間曲梁的上下縱向弦桿受力較大，截面 選為610X40 其它桿件基本上按滿應力的原則自動選擇截面 桁架弦桿與腹桿間為相貫焊接連接 材質為Q345D最大受壓桿件為前拱接近拱腳及跨中處的上弦桿，壓應力值為229Mpa，最大受拉桿件為后部曲梁跨中處的下弦桿，拉

20、應力值為222Mpa。前部拱的4條縱向弦桿的受力很均勻。 最大撓度在前拱中部節點，為44.50cm，撓跨比 （f/L,L為橫向挑出長度）= 1/160 最大橫向水平位移為29.58cm,Uy/H=1/166拱腳支座水平最大推力2703t橫向風荷對結構響應影響最大，對構件內力及罩蓬整體側移均起控制作用，對于類似結構，風荷載的設計參數取值需要慎重對待半跨荷載作用的工況是前拱的最不利工況，控制了拱桿件截面的選擇，這與拱的工作性能是一致的溫度作用對構件內力基本無影響，對結構水平側移影響也較小，但對豎向撓度影響較大，負溫時豎向撓度增加較大，負溫工況通常是豎向撓度的控制工況，這是由于本罩蓬結構形狀及支座約

21、束條件決定的。 時程響應分析結果表明：地震作用對結構設時程響應分析結果表明：地震作用對結構設 計不起控制作用計不起控制作用 罩棚總用鋼量罩棚總用鋼量( (雙片雙片) :) :3438 t 張弦桁架折合重量：張弦桁架折合重量： 2/114mkg加強結構整體剛度，以滿足規范限值降低拱腳推力，方便基礎結構設計減小拱、梁、桁架中構件最大截面獲得比較理想的經濟指標 最初的一些方案中，結構支座少，HJ-1的拱矢高很矮， HJ-1、2的截面高度小，初始的方案都由于剛度不夠或是選取桿件過大而不合理。： 1.HJ-1的大矢跨比 2.加大構件高度，采用巨型網格 3.合理布置支座方案一：前桁架梁垂直高度為36m拱腳

22、跨度為247.462m，巨型網格：HJ-1與HJ-2的面內高度均為15m，HJ-38構件高度7.5m， 后部支座增加到二個二個結果：剛度加大，用鋼量降低，但最大管徑需選用1000X401000X40 方案二： 幾何外形及建筑師的要求，將構件 高度降低： 前桁架梁垂直高度變為49.25m 拱腳跨度為247.462m， HJ-1 與HJ-2面內高度變化為12 m， 且變截面， HJ-38高度為6m。 后部支座增加到二個二個 結果：最大管徑813X40813X40方案三：解決HJ-1的力線的偏心偏心問題：將HJ-1的截面形心線（圓弧圓弧）改為拋物線拋物線后部支座增加到四個四個結果：HJ-2截面高度降到9m，最大管徑610X40610X40方案一側立面圖方案二側立面圖方案三側立面圖以下