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摘要：大空间结构卸载过程中存在许多技术难题，本文采用大型有限元软件MIDAS对盐城体育场结构卸载过程进行了数值模拟，根据结构的位移确定临时支撑的卸载方案。用以变形控制为主、受力控制为辅的双重控制路线，采用分区域分级的方法，确保卸载过程中结构的变形和应力始终处于安全范围内，实现了大跨度空间结构的平稳卸载。
关键词：盐城体育场；卸载；数值模擬；大跨度空间结构
中图分类号：G633.96文献标识码：A文章编号：
1工程概况
盐城体育场看台和附属用房为钢筋混凝土框架剪力墙结构，体育场外罩棚采用钢结构组合体系。上部钢结构罩棚，呈弧形状，东西高南北低，罩棚最宽处约51米，最窄处约41米，罩棚外边缘南北向最长处约269米，东西向最宽约236米，罩棚最高点标高45.6米。
整个罩棚外立面落于混凝土结构上，屋面与墙体浑为一体，采用组合结构。东西两侧罩棚结构布置为三角形网格，南北两侧罩棚结构布置为肋环型网格。
整个罩棚中间高，两端低，高差7.8米，罩棚最高点离地约45.6m，其中，屋盖最大悬挑长度约为42米，最小悬挑长度约为34米，根部最大厚度约为6米，端部厚度约为2米。
盐城体育场采用分块吊装的方法进行施工，桁架安装顺序为先安装斜撑钢管柱，然后安装垂直段桁架，安装临时支撑胎架，最后安装水平段桁架。整个钢结构工程从中轴往南北两端对称吊装。本体育场钢结构卸载工作主要为释放84榀主桁架悬挑端的竖向位移，同时桁架杆件应力将重新分步，由原临时支撑状态转化为原设计悬挑桁架状态。
2卸载方法
本工程将结构划分为四个区，其中一区和二区为长轴区域，在南北两端，三区和四区为短轴区域。采用MIADAS软件分析该区域卸载前和卸载后各支撑点的位移，确定每级卸载需下降的位移：
区域一悬挑桁架支撑处最大位移约为27.5㎜。区域二悬挑桁架支撑处最大位移约为42.8㎜。区域三悬挑桁架支撑处最大位移约为51.5㎜。区域四悬挑桁架支撑处最大位移约为51.5㎜。
本工程采用分区分级同步卸载方法，各区域的分级情况如下：第一步将一区20榀桁架的下部支撑分8次同步等距卸载后拆除；第二步将二区20榀桁架的下部支撑分10次同步等距卸载后拆除；第三步将三区22榀桁架的下部支撑分13次同步等距卸载后拆除。第四步将四区22榀桁架的下部支撑分13次同步等距卸载后拆除。每级卸载的位移为5mm。
3卸载过程模拟分析
本工程采用大型有限元分析软件MIDAS模拟体育场桁架结构的整个整个卸载过程模拟时按照施工方案确定的卸载顺序对结构进行分析，并采用以变形控制为主、应力控制为辅的双重控制方法。
模型中结构按照工程图纸选择相应的材料和截面建立，由于大跨度的管桁架中弦杆的直径比较大，采用相贯节点，弦杆的刚度比较大。本工程对于弦杆采用空间梁模型，腹杆采用铰接杆模型。模型中支座处约束结构各方向的位移。本工程的重点在于支撑结构的模拟，由于随着卸载的不断进行，支撑结构会随时退出工作，因此采用“只压”特性的连接单元可真实的模拟卸载过程，此连接单元只约束竖向位移，并且当轴向压力为0或受拉时即退出工作。
3.1支撑点位移
实际卸载模拟过程中支撑点位移变化较均匀，随着卸载的进行，支撑逐渐退出工作，在每一个卸载点处位移达不到强制位移者即意味着支撑退出了工作，随着卸载的进行，这些支撑点仍然会随着周围支撑的卸载而下降，不过位移变化变缓。卸载完成后的位移与一次加载完成时相比差距不大，可以很好的模拟卸载过程。
3.2支撑反力
卸载全过程模拟计算的支撑反力如上图，可见，随着卸载的不断进行结构逐渐转换到自由受力状态，支撑的最大反力变化均匀。在最后一区卸载时，支撑反力逐步下降至0，平稳的完成卸载。整个卸载过程中支撑最大反力为338.4KN,满足支撑的承载力。
3.3结构杆件受力
卸载全过程模拟计算的上部钢结构构件承受的最大应力变化如图。可见，刚开始卸载时，杆件最大应力逐步提高，然后趋于稳定，随着最后区域支撑的卸载，杆件应力又略有下降。卸载过程最大应力为110.3N/mm2,完全满足设计要求。
4结论
对于体育场这种大跨度空间结构，为了保证卸载过程的安全进行，必须通过施工全过程模拟分析计算，制定合理可靠的结构卸载方案，给出每一步的卸载量程，监测每一步结构的位移和应力，保证安全。该工程在卸载时采用以变形控制为主、受力控制为辅的双重控制路线，采用分区域分级的方法，实现了大跨度空间结构的平稳卸载，确保了施工过程中结构的变形和应力始终处于安全范围内。
参考文献：
[1]刘锡良.现代空间结构[M].天津:天津大学出版社，2003
[2]石永久，王岚，侯建群.国家体育馆结构优化设计[J].建筑结构，2003，33(10): 11一14
[3]鲍广鉴.李国荣等.现代大跨度空间钢结构施工技术[J].施工技术，2002，90(5)
[4]张毅刚，薛素铎，杨庆山等.大跨空间结构[M].北京:机械工业出版社，2005
[5]蓝天.空间钢结构研究与应用的进展[J].建筑钢结构进展，2004，6(1):1一6
[6]周建民,陈顺,常建新.大跨度空间钢管桁架的卸载过程模拟及控制[J].建筑钢结构进展,2008.8
关键词：盐城体育场；卸载；数值模擬；大跨度空间结构
中图分类号：G633.96文献标识码：A文章编号：
1工程概况
盐城体育场看台和附属用房为钢筋混凝土框架剪力墙结构，体育场外罩棚采用钢结构组合体系。上部钢结构罩棚，呈弧形状，东西高南北低，罩棚最宽处约51米，最窄处约41米，罩棚外边缘南北向最长处约269米，东西向最宽约236米，罩棚最高点标高45.6米。
整个罩棚外立面落于混凝土结构上，屋面与墙体浑为一体，采用组合结构。东西两侧罩棚结构布置为三角形网格，南北两侧罩棚结构布置为肋环型网格。
整个罩棚中间高，两端低，高差7.8米，罩棚最高点离地约45.6m，其中，屋盖最大悬挑长度约为42米，最小悬挑长度约为34米，根部最大厚度约为6米，端部厚度约为2米。
盐城体育场采用分块吊装的方法进行施工，桁架安装顺序为先安装斜撑钢管柱，然后安装垂直段桁架，安装临时支撑胎架，最后安装水平段桁架。整个钢结构工程从中轴往南北两端对称吊装。本体育场钢结构卸载工作主要为释放84榀主桁架悬挑端的竖向位移，同时桁架杆件应力将重新分步，由原临时支撑状态转化为原设计悬挑桁架状态。
2卸载方法
本工程将结构划分为四个区，其中一区和二区为长轴区域，在南北两端，三区和四区为短轴区域。采用MIADAS软件分析该区域卸载前和卸载后各支撑点的位移，确定每级卸载需下降的位移：
区域一悬挑桁架支撑处最大位移约为27.5㎜。区域二悬挑桁架支撑处最大位移约为42.8㎜。区域三悬挑桁架支撑处最大位移约为51.5㎜。区域四悬挑桁架支撑处最大位移约为51.5㎜。
本工程采用分区分级同步卸载方法，各区域的分级情况如下：第一步将一区20榀桁架的下部支撑分8次同步等距卸载后拆除；第二步将二区20榀桁架的下部支撑分10次同步等距卸载后拆除；第三步将三区22榀桁架的下部支撑分13次同步等距卸载后拆除。第四步将四区22榀桁架的下部支撑分13次同步等距卸载后拆除。每级卸载的位移为5mm。
3卸载过程模拟分析
本工程采用大型有限元分析软件MIDAS模拟体育场桁架结构的整个整个卸载过程模拟时按照施工方案确定的卸载顺序对结构进行分析，并采用以变形控制为主、应力控制为辅的双重控制方法。
模型中结构按照工程图纸选择相应的材料和截面建立，由于大跨度的管桁架中弦杆的直径比较大，采用相贯节点，弦杆的刚度比较大。本工程对于弦杆采用空间梁模型，腹杆采用铰接杆模型。模型中支座处约束结构各方向的位移。本工程的重点在于支撑结构的模拟，由于随着卸载的不断进行，支撑结构会随时退出工作，因此采用“只压”特性的连接单元可真实的模拟卸载过程，此连接单元只约束竖向位移，并且当轴向压力为0或受拉时即退出工作。
3.1支撑点位移
实际卸载模拟过程中支撑点位移变化较均匀，随着卸载的进行，支撑逐渐退出工作，在每一个卸载点处位移达不到强制位移者即意味着支撑退出了工作，随着卸载的进行，这些支撑点仍然会随着周围支撑的卸载而下降，不过位移变化变缓。卸载完成后的位移与一次加载完成时相比差距不大，可以很好的模拟卸载过程。
3.2支撑反力
卸载全过程模拟计算的支撑反力如上图，可见，随着卸载的不断进行结构逐渐转换到自由受力状态，支撑的最大反力变化均匀。在最后一区卸载时，支撑反力逐步下降至0，平稳的完成卸载。整个卸载过程中支撑最大反力为338.4KN,满足支撑的承载力。
3.3结构杆件受力
卸载全过程模拟计算的上部钢结构构件承受的最大应力变化如图。可见，刚开始卸载时，杆件最大应力逐步提高，然后趋于稳定，随着最后区域支撑的卸载，杆件应力又略有下降。卸载过程最大应力为110.3N/mm2,完全满足设计要求。
4结论
对于体育场这种大跨度空间结构，为了保证卸载过程的安全进行，必须通过施工全过程模拟分析计算，制定合理可靠的结构卸载方案，给出每一步的卸载量程，监测每一步结构的位移和应力，保证安全。该工程在卸载时采用以变形控制为主、受力控制为辅的双重控制路线，采用分区域分级的方法，实现了大跨度空间结构的平稳卸载，确保了施工过程中结构的变形和应力始终处于安全范围内。
参考文献：
[1]刘锡良.现代空间结构[M].天津:天津大学出版社，2003
[2]石永久，王岚，侯建群.国家体育馆结构优化设计[J].建筑结构，2003，33(10): 11一14
[3]鲍广鉴.李国荣等.现代大跨度空间钢结构施工技术[J].施工技术，2002，90(5)
[4]张毅刚，薛素铎，杨庆山等.大跨空间结构[M].北京:机械工业出版社，2005
[5]蓝天.空间钢结构研究与应用的进展[J].建筑钢结构进展，2004，6(1):1一6
[6]周建民,陈顺,常建新.大跨度空间钢管桁架的卸载过程模拟及控制[J].建筑钢结构进展,2008.8