柬埔寨国家体育场风荷载设计研究

柬埔寨国家体育场项目属于索膜结构,对风荷载影响敏感。但柬埔寨目前没有健全的国家工程设计规范体系,风荷载取值也没有明确的标准依据。首先对金边国际机场(VDPP)近20年风速风向等气象资料进行整理,分析其概率分布特征,总结其风速风向特点。结果表明,VDPP数据在各个风向上大风出现的概率基本在1%以下,大概率区间处在0°和180°风向角附近,年最大风速主要集中在南北向。其次对不同重现期的风速,以年最大极值风速为样本,采用独立风暴法对本项目基本风压进行研究,结合周边国家的规范,给出建议基本风压:10年重现期取0.4kPa;50年重现期取0.45kPa;100年重现期取0.5kPa。然后利用风洞试验对结构进行分析,得到风压系数,并给出典型风向角下结构表面和墙面的风压分布云图和不同风向角下的极值风压,得出体育场屋面极值风压的变化范围为-1.5~0.9kPa、墙面的极值风压的变化范围为-0.8~1.4kPa。最后对结构进行风振响应分析,得到结构的等效静力风荷载。同时还利用数值风洞对外墙开洞率及罩棚仰角进行优化,确定了外墙最优开洞率60%和罩棚仰角14°。

柬埔寨国家体育场罩棚结构设计

柬埔寨国家体育场罩棚悬挑跨度达65m,采用了新型的斜拉-张力结构体系。对罩棚结构体系进行了初始态、恒载、活载、风荷载、温度作用的计算,对罩棚结构的施工成形进行了模拟,对主要索夹节点进行了有限元分析,介绍了罩棚缩尺模型试验的主要结果。同时对罩棚结构开展了抗风专项设计研究,评估了设置TMD减振器对环索风致振动的减振效果;针对斜拉索和背索的风振问题,提出了设置黏滞阻尼器减振方案,并介绍了黏滞阻尼器参数的简化设计方法。计算分析结果表明,罩棚结构采用的新型结构体系承载力、刚度均满足设计要求;TMD减振器对于环索风振加速度有较好的减振效果;在斜拉索和背索上端设置黏滞阻尼器能有效提高索的附加阻尼比。

柬埔寨国家体育场混凝土结构设计

柬埔寨国家体育场混凝土结构主要由索塔、环梁、斜柱及看台组成,其中索塔及环梁、斜柱为罩棚支撑体系,受力复杂,看台为超长混凝土结构。对索塔采用有限元ABAQUS软件分析优化塔身形体、截面及配筋设计,并采用构件设计方法对其配筋进行校核,通过提出一种应用于具有狭小上部截面的索塔锚固结构,创新了拉索与索塔连接节点;根据环梁、斜柱的受力特点进行针对性的构件设计;介绍了混凝土徐变对罩棚支撑体系的影响;通过设置合理的温度缝、温度应力分析及构造措施等,经济有效地解决了看台超长结构温度应力问题;另外,考虑索塔、环梁、斜柱、看台同时工作,应对看台结构进行包络设计。

柬埔寨国家体育场结构选型及优化

柬埔寨国家体育场东西对称设置月牙形罩棚,最大悬挑跨度约65m,南北设人字形索塔,塔高99m,建筑形式新颖。罩棚体系选用了新型的斜拉-张力结构体系,针对该新型结构体系进行了形状优化和构件方案比选,并研究了施工方案的可行性以及结构抗连续倒塌能力;对索塔结构进行了塔型优化、材料及截面形式比选,对其基础以及背索方案进行了优化;根据环梁、斜柱受力特点,进行了环梁、斜柱结构选型;最后讨论了看台结构选型和优化。优化后的结构方案满足建筑使用及效果要求,结构性能优良。

柬埔寨国家体育场地基基础设计

柬埔寨国家体育场地基基础设计包括运动场和场外地基处理及看台、索塔和背索基础设计。根据场地回填土现状和场地使用的重要性不同,对运动场地地基采用2000kN·m较小夯击能强夯处理,运动场外地基采用重型机械碾压,处理效果很好,满足使用要求。基础全部采用后注浆钻孔灌注桩,有效解决了桩基承载力和变形问题。索塔基础受力复杂,通过对不同阶段(施工阶段、张拉阶段、使用阶段)包络设计和在索塔承台间设置500mm厚、配非对称预应力筋的平衡筏板及在索塔承台下布置不等间距群桩,使得索塔基础单桩受力合理、均匀,单桩最大水平力大大降低,经济效益良好。背索索力较大,对背索基础,采用大直径1000mm桩,桩顶嵌固于硬壳层粉质黏土层中,这有效提高了单桩水平承载力。背索承台周围采用级配碎石注浆体加固,发挥注浆体对承台的环箍作用。经分析,背索基础可靠度较高。