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          Application and structure analysis of assembled temporary stand

          Application and structure analysis of assembled temporary stand

          Classification:
          Industry information
          Author:
          Source:
          2019/11/29
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          [Abstract]:
          裝配式臨時看臺受場地局限性小、安裝方便、可重復利用,適用于各類室內、外活動。近年來,歐美等國家在大型體育比賽和社會活動中廣泛使用這種看臺,如摩洛哥一級方程賽車等國際賽事, 取得了很好的社會和經濟效益。
          北京奧運會上,國家體育館、水立方等十四個比賽場地使用裝配式臨時看臺近八萬坐席, 充分體現了“綠色奧運、科技奧運” 的理念。

          一、結構形式
                 裝配式臨時看臺由支承結構、看臺體系、通道體系和維護體系四部分組成, 因支承結構廣泛采用裝配式腳手架而得名, 這種腳手架在橫桿和立桿的適當位置焊接好用于互相連接的 C 型卡、U 型卡, 安裝時將兩扣件以適當形式相扣,再由鎖銷穿插其間實現橫、立桿的連接, 上下立桿之間采用內插套管連接,為方便在節點上安裝斜桿,裝配式結構的斜桿端部特意做成扁平狀。
                 該節點中由于鎖銷的傾斜角遠小于摩擦角,重力作用下鎖銷處于自鎖狀態, 確保 C 型卡和 U 型卡不會滑移,使臨時看臺在安裝快捷的同時不會留下安全隱患。
          階梯梁是臨時看臺中的關鍵部件,采用鋼管和方鋼管焊接而成,升起高度h 由看臺的視線分析而定, 為了滿足視線分析的要求,臺階高度有 250mm 等四種規格; 踏步寬度L 決定了觀眾的舒適程度,根據 [1] 對無背方凳看臺排距的要求, L 均取為750mm。
                 盡管階梯梁的規格有限, 看臺的布局還是多種多樣,根據場地的不同可以布置成弧形或直線形; 立面斜桿的構成也很靈活,有格構柱形和一字形,通過抗側剛度分析可知一字型布置抗側剛度較大。

            圖 1 節點                                        圖 2 階梯梁

                            

          二、結構分析
                 臨時看臺短時間內會承載很大數量的人群活動, 設計中的任何不當都可能造成重大事故。1992 年,法國科西嘉省足球賽場臨時看臺倒塌造成 17 人死亡。臨時看臺的結構計算, 國內雖然沒有具體規范可依,但可以參考相關規范,并借鑒[2]的荷載取值及計算方法, 建立三維有限元模型進行結構的內力、傾覆等分析。
          1、計算模型
                 節點和斜桿是模型模擬的重點,[3] 表明橫、立桿的連接是一種偏向于鉸接的半剛性連接; 拉壓性能與橫桿也有不同。這些研究僅僅是該節點在單一受力情況下的力學性能,拉(壓)彎剪同時作用下的性能還有待進一步研究。斜桿端部的異形使斜( 立)桿的受力產生偏心, 桿件的極限承載力、計算長度等必然變化。這些都是在今后研究中的重點。計算中出于安全考慮,立桿與斜桿、橫桿的連接近似成鉸接。立桿之間插接長度 180mm, 根據歐洲相關標準,插接長度超過 150mm, 按剛性連接考慮; 基礎底座采用覆置式,可簡化為鉸接。
          2、荷載分析
                 臨時看臺使用時間短,根據等超概率原則, 活荷載的取值必然小于規范取值, 計算時應考慮一折減系數, 這一點國內規范沒有明確的規定; 同時人群荷載作為動荷載,考慮其動力放大效應,需取系數作為放大因子。一般的, 我們取× =1.2。人群的走動跳躍會在踏板平面產生一定大小的水平力, 另外安裝偏差等因素也會在結構上形成二階效應力,考慮這些影響[2]建議附加水平力取豎向荷載的 6%。

          圖 3 覆置式基礎

          3、觀眾舒適性
                  臨時看臺除確保其安全性外,還應提供與其功能相適應的舒適性。一般的,自振頻率是評價其舒適性的主要參數。ICE 在《design and practice guides- Dynamic》s 中規定結構設計頻率應大于 2.8Hz; 我國《城市人行天橋與人行地道技術規范》規定天橋上部結構豎向自振頻率不應小于3Hz。由于相關理論研究剛剛開始, 這些頻率可以作為計算的參考。此外,計算頻率時質量的選取也存在很大的分歧。通過對豐臺壘球場的實測值和計算值的比較, 質量取結構質量+  0.5 人群質量時,兩者吻合較好。
          4、抗傾覆滑移分析
                  上海國際賽車場臨時看臺被風吹翻說明傾覆和滑移是臨時看臺容易產生的危險之一,而地基和基礎簡易是這一危險的潛在原因。這種覆置式基礎的柱腳簡單的放在混凝土塊(木板)上,柱腳、基礎和地基之間并沒有牢固的連接, 在較大的水平力作用下, 臨時看臺可能滑移和傾覆。為避免這類事故,必須驗證結構空載時水平力作用下柱腳不被抬起和不會滑移。從計算分析和奧運期間臨時看臺的使用來看, 證明這種看臺的抗傾覆滑移效果良好。

          表 1 國外規范對質量選擇的規定             表 2 豐臺壘球場頻率實測值與計算值的比較( Hz )

           

          三、構造措施
                  嚴格的計算分析外, 考慮各種不利因素,臨時看臺在施工中還應采取下列措施提高結構的安全儲備。
          1、 立桿之間插接后用螺栓連接,保證結構的抗傾覆能力。
          2、 水平斜桿每 2-3 層布置一道, 且在角部區格內布置斜桿以做加強。
          3 、 結構的立面每隔 5 跨滿布斜桿增加結構的剛度和強度。
          四、研究趨勢
                  裝配式臨時看臺在我國是首次使用的結構,尚缺乏相關的設計規范標準和成熟的使用經驗,相應的研究工作也相對薄弱。
          (1)人與結構耦合。[4][5]研究表明人群作用下臨時看臺的動力特性有很大變化, 需要考慮兩者的耦合作用。
          (2)基頻的控制指標。需要該結構大量的使用經驗和人群荷載的研究成果以確定一個既經濟又能滿足舒適性的頻率指標。
          (3)節點和斜桿的力學性能。探討節點在組合受力下的力學性能以及斜桿偏心對結構承載力的影響。
          五、結語
                  奧運期間臨時看臺的架體穩定, 得到了觀眾和業主的好評。
          (1)看臺形式多樣,能夠適應各種場地需求。
          (2)選取的計算模型基本合理,偏于安全。
          (3)頻率計算時質量的選擇正確,與實測值基本吻合。
          (4)看臺需要進行抗傾覆和滑移驗算。

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