奥运场馆如何避免地震波及 解构模拟测试(图)
作者:申剑丽李:第一步是对每根钢索施加拉力,使它产生与外部压力反向的变形,在具体实验时我们拉伸钢索,每次拉伸前,钢索要分横纵编号,因为每根钢索需要的张力不一样的。
之后我们就模拟体育馆屋顶的实际受力状态。用“水泥袋”等重物布满整个屋顶模型,也就是全加载试验。实验时,工人们往1吨小车中装满水泥袋,再通过遥控起重机吊放到屋顶,逐渐加重。加载的重量是分层次逐渐加重,每加一定荷载后要稳定10-15分钟后再开始读数,这样可以使模型的不同部分产生相应变形。
我们还有1/2跨度及1/4的加载的试验。
新京报:国家体育馆模型施加了多大的力?
李:总体说大约施加80吨的外力,模拟不超过4厘米以下的变形情况,实际当中就大约是0.4米,在此限度内是可以接受的,若超过这个尺度就不利于整个建筑的稳定。
新京报:一般来说,实验结束,怎样的结构才是合格?
李:简单来说,根据实验调整相关建筑数据,要使钢梁的受力不超过预应力(预先施加的拉力)。
新京报:结果怎样?
李:(笑),基本上每个屋顶在正式建成前都会有微调,因为超高层或屋顶巨大的建筑,设计时凭空想不出如何设计才能达到受力最均匀,如何安排建材才能确保雨雪来临时,建筑能巍然不动,这就需要模型实验的帮助。
实验揭秘
9震动台模仿不同强度地震
研究者们发明出专门的震动台装置施加动力,模拟地震或其他剧烈震动情况,对场馆带来的可能影响。
在现场记者看到,偌大的千斤顶上放置了专门的震动台(一块大十几平方米的铁板),当机器驱动千斤顶运动,震动台将上下或左右做运动,为放置其上的屋顶或其他模型装置营造“地震”环境,看看抗震的反应如何。
“铁板”上还放置着9个1立方米的小“铁箱”(震动台),这些小震动台可以模仿出不同角度的地震。测试者将欲测试的屋顶模型放上去后,开启机器,大震动台就带动9个小震动台,从不同角度震动,使“屋顶”从不同角度受力,屋顶在猛烈的震动中能否经受考验,就一一检验出来了。
上拉下压测“骨骼”
李振宝说,钢材压力实验可分为两方面的内容。一个是钢索预应力实验,简单来说,就是检验每根钢材在压力下延展变形是否在合理范围内。
技术人员通过千斤顶等工具,提前给钢梁施加“拉力”,使钢梁往上变形;再施加整体的外力,使其往下变形,“上下的力要大致能抵消,这样可以保证正式建成后,屋顶每一部分即使受到外力,也能‘合理变形’,保证整体的稳定”。此外,实验中各个钢梁添加的顺序,拉伸多少也很有讲究,“不是随随便便组装就成了一个屋顶,”李振宝说,增一分减一分都会影响测量的结果。
土办法测“骨架”
等各个钢管、钢索合理组合后,还要测整体的受力变形情况,怎么测呢?
技术人员采用的是“土办法”。实验中,技术人员先测出一场雨或雪,大致能在屋顶积留多少,能带来多大的压力。然后再往屋顶上均匀地添加等重的水泥沙袋,并及时记录钢梁承受力变化数据,看其是否能经受重压,能经受多大程度重压?
水泥袋也不能随便摆放的,还要讲究位置,或铺满整个屋顶,或只铺满1/2的区域,或3/4,或屋顶的正中部(挂灯等位置),每一个屋顶可能受压的状态,都要考虑到。
综合上面两项数据,屋顶钢梁的变形程度就有了结论,可以给施工者提出改进意见了。
- 04/25 07:17中移动与软银沃达丰合建创新实验室










