【正文】 自振法是桅桿結(jié)構(gòu)中較常用的一種實(shí)測(cè)方法，即借助外力使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的初位移，然后突然卸去荷載，利用結(jié)構(gòu)的彈性，使其產(chǎn)生自由振動(dòng)，從而測(cè)量其自振頻率，并根據(jù)其衰減狀況計(jì)算其阻尼比。熱膜探頭安裝在可操縱的移動(dòng)式坐標(biāo)架上，以便進(jìn)行流場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量。 ? 紊流場(chǎng)的模擬 ? 風(fēng)洞試驗(yàn)紊流場(chǎng)的模擬采用擋板＋二元尖塔旋渦發(fā)生器＋分布粗糙元的組合式模擬裝置。 ? 二、模型設(shè)計(jì) ? 桅桿結(jié)構(gòu)常用的形式有單筒式與格構(gòu)式兩種。根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比研究表明，在模擬的大氣邊界層風(fēng)場(chǎng)中，在表面光滑的模型上測(cè)得的脈動(dòng)壓力功率譜和實(shí)測(cè)結(jié)果很接近，即在一定紊流度的模擬大氣邊界層風(fēng)場(chǎng)中，在具有較低雷諾數(shù)的模型上測(cè)量得到的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力結(jié)果在工程精度范圍內(nèi)，可以用于對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析。在纖繩的模擬中，需要彈性模量較低，且不易發(fā)生塑性變形而導(dǎo)致纖繩預(yù)拉力損失的材料，因此，纖繩仍采用剛度較強(qiáng)材料，其模擬剛度由串聯(lián)在纖繩上的彈簧來(lái)滿足。 ? (2)模型材料的彈性模量可根據(jù)彈性相似條件來(lái)確定，但要按照相似比實(shí)現(xiàn)彈性模量的相似是不可能的。中小型桅桿結(jié)構(gòu)的高度一般在 200m左右，參照第二章中桅桿實(shí)例，幾何相似比取為 1/100較為適宜。模型比例很小，精度要求很高，在制作安裝時(shí)須保持桿身的垂直度，并保證纖繩的預(yù)拉力不受損失。以第二章中的桅桿為例，其纖繩最大直徑為 ，弦桿和腹桿最大直徑為 102mm，截面整體尺寸為 ，按1/100相似關(guān)系模擬存在很大困難。 ? (2) 幾何相似困難。對(duì)于一個(gè)已建成的桅桿結(jié)構(gòu)，已具備了固定的纖繩和桿身參數(shù)，而這里需要研究在桅桿一些參數(shù)如預(yù)拉力、纖繩層數(shù)變化時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。 ? 風(fēng)洞試驗(yàn)桅桿模型設(shè)計(jì) ? 一、相似原則 ? 桅桿結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性模型除了滿足和原結(jié)構(gòu)的外形相似以外，一般還要求滿足參數(shù)相似。 ? 同濟(jì)大學(xué)高聳結(jié)構(gòu)課題組在 1997年和 1998年 8月期間分別在同濟(jì)大學(xué) TJ1風(fēng)洞和 TJ2風(fēng)洞進(jìn)行了兩次桅桿風(fēng)洞試驗(yàn)，為了解桅桿結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性、完善其動(dòng)力計(jì)算理論 , 并為高聳結(jié)構(gòu)規(guī)范的修訂提供了重要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 ? 為了了解桅桿結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作狀態(tài)下的動(dòng)力特性并證明目前理論體系的準(zhǔn)確性，尚應(yīng)進(jìn)行大量風(fēng)洞試驗(yàn)研究?？紤]到模擬桅桿結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性模型時(shí)易產(chǎn)生較大的誤差，采用實(shí)測(cè)現(xiàn)有桅桿即足尺模型的試驗(yàn) , 可得出較符合實(shí)際的數(shù)據(jù)資料。 S6。樁基為潛水鉆孔灌注樁，直徑800mm，樁長(zhǎng) 35m，嵌入承臺(tái) 100mm，承臺(tái)底面標(biāo)高 。塔身標(biāo)高 ，建筑面積約 1200 m2，主要用于休閑與觀光。每層塔樓平面均有十六榀桁架與塔柱相連，承受塔樓傳遞來(lái)的荷載。 ? 在塔身標(biāo)高 ~，共四層，最大直徑為 27m，建筑面積為 1200 m2。塔身材料為無(wú)縫鋼管，最大規(guī)格為 Φ720/14。塔身下部約 36m高范圍內(nèi)采用 K形剛性斜桿，下塔樓內(nèi)部分塔身采用人字形剛性斜桿，其余部分為十字交叉柔性斜桿。整座塔重 1360t。電視塔共設(shè)四副電視發(fā)射天線、一副調(diào)頻發(fā)射天線，能發(fā)射六套電視節(jié)目、兩套調(diào)頻廣播節(jié)目。 ? 機(jī)房下設(shè)有地下室，建筑面積 1606 m2，內(nèi)設(shè)水泵房、配電室、風(fēng)機(jī)房、廚房、綜合控制室等，通過(guò)走梯和機(jī)房底層相通，且可以直接通往下行的公路。三層建筑面積合計(jì)為 4504 m2。而曾建筑面積為 1736 m2，其中外陽(yáng)臺(tái)建筑面積 683 m2。發(fā)射機(jī)房共分為三層，底層建筑面積 22387 m2，其中發(fā)射機(jī)房面積 719 m2。塔柱法蘭連接螺栓用 45優(yōu)質(zhì)碳素鋼調(diào)質(zhì)處理制作，其他螺栓用 Q345鋼制作。 ? 拋物線型下塔身采用剛性斜腹桿體系，中間電梯井道用九根鋼管支撐，外面封鋁板，其中鑲嵌八條藍(lán)色帶狀玻璃窗，顯得晶瑩剔透，夜晚在燈光裝飾下，給人以動(dòng)態(tài)的美感。塔樓外圍用中空夾膠玻璃封閉，下地面外圈用鋁板維護(hù)，內(nèi)圈用通透的空間桁架結(jié)構(gòu)支撐，每層有桁架 16片。塔樓樓面為梁板結(jié)構(gòu)，外端由網(wǎng)殼支承，內(nèi)端由主塔身支承，平面內(nèi)剛度很大，四層樓面同時(shí)維持著網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。上塔樓為標(biāo)高 123~，為網(wǎng)球形，鋼管結(jié)構(gòu)外露，鋼管采用銀白色，中間網(wǎng)格以銀白偏藍(lán)色鏡面中空夾膠玻璃封閉，酷似一塊藍(lán)寶石。天線段外涂有紅白相間航空障礙標(biāo)志漆，塔頂及平臺(tái)上共設(shè)三層航空障礙燈。各層天線之間有檢修平臺(tái)，工作電梯可直接升至 。鋼塔塔身分三部分：四邊形天線段、塔樓段和八邊形塔身段。它成功地解決了“高寒地區(qū)多功能鋼結(jié)構(gòu)電視塔的溫度效應(yīng)及對(duì)策”、“高聳鋼塔振動(dòng)控制工程設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝及實(shí)測(cè)”、“多功能鋼結(jié)構(gòu)電視塔消防”等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，它的落成成功地實(shí)現(xiàn)了科學(xué)研究成果向?qū)嶋H工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。該電視塔建成后以其多方面獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念、優(yōu)美而宏偉的鋼結(jié)構(gòu)建筑造型、完善的技術(shù)設(shè)施及優(yōu)良的施工質(zhì)量而成為黑龍江省的標(biāo)志性建筑，并被譽(yù)為建筑中的“精品”。其他螺栓一律用 16Mn材質(zhì)的粗制螺栓，其材料低溫沖擊韌性也要合格。塔樓主桁架連接螺栓均為 高強(qiáng)螺栓。錨栓用 Φ65圓鋼， AKV≥17焦。 鋼塔主體結(jié)構(gòu)的鋼管管徑大于 Φ400者均用 Q345E鋼板卷焊，其余鋼管采用 Q345E或 16Mn無(wú)縫鋼管；塔樓主桁架及外塔架型鋼以及連接板均采用 Q345E或 16Mn，塔樓及井道內(nèi)其余型鋼以及節(jié)點(diǎn)板、鋼板均采用Q235B。其內(nèi)部有直徑 40m、高 27m的圓形共享大廳，十分壯觀。其井道為封閉式圓筒形，直徑，內(nèi)設(shè)三臺(tái)電梯，兩座消防樓梯、四個(gè)設(shè)備管道井。 ? 該塔為多功能鋼結(jié)構(gòu)電視塔，兼具廣播與電視發(fā)射、旅游觀光、電信、科普教育等多項(xiàng)功能。 黑龍江電視塔 ? 黑龍江電視塔，建于黑龍江哈爾濱市中心，電視塔總高 336m，為正八邊形拋物線型鋼管塔， 1999年 9月完成結(jié)構(gòu)安裝， 2023年 10月落成。 ? ? 剛性環(huán)梁吊裝 ? 地面連接，整體提升，臨時(shí)支撐固定。鋼格構(gòu)柱吊裝 ? 鋼格構(gòu)柱安裝分段安裝。 ? 即起重能力要滿足每個(gè)吊次構(gòu)件的重量。屋頂剛性環(huán)梁制作 ? 剛性環(huán)梁約束整個(gè)桁架體系，環(huán)梁與桁架均成斜角連接，連接節(jié)點(diǎn)的處理要滿足精度和剛度要求。 ? 屋面滑動(dòng)軌道（直線或曲線）制作精度控制 ? 滑動(dòng)屋面由兩部分組成，要求實(shí)現(xiàn)可靠的滑動(dòng)，對(duì)軌道的加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求很高，應(yīng)按照道橋規(guī)范的要求和標(biāo)準(zhǔn)制作。多角度箱形相貫節(jié)點(diǎn)制作 ? 受建筑效果的需要，構(gòu)件交叉形成網(wǎng)狀。桁架制作 ? 該工程桁架屬于懸臂結(jié)構(gòu)，上下弦?guī)Щ⌒?、角度，主次桿件連接復(fù)雜，尺寸變化很大，對(duì)制作和安裝帶來(lái)很大的難度。箱形構(gòu)件起弧和起拱 ? 屋面為雙曲面馬鞍形，構(gòu)件多成曲線狀，一般的加工下料難以精確控制，必須采用計(jì)算機(jī)模擬建立模型，對(duì)每根構(gòu)件進(jìn)行分析，確定準(zhǔn)確的起拱和起弧尺寸。 ? 保證構(gòu)件質(zhì)量是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量和進(jìn)度控制的基礎(chǔ)，確定滿足要求的鋼結(jié)構(gòu)制作廠家，加強(qiáng)構(gòu)件制作的質(zhì)量控制是重要的內(nèi)容。見(jiàn)結(jié)構(gòu)模型圖及局部剖面圖 結(jié)構(gòu)模型 局部剖面 ? 鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)難點(diǎn)分析 ? 箱形構(gòu)件制作 ? 箱形構(gòu)件是工程的主要構(gòu)件形式。 ? 膜結(jié)構(gòu)布置在桁架上下弦，上弦底部用透明的ETFE氣墊膜來(lái)填充；下弦下部用半透光的、可開(kāi)啟的PTFE氣墊膜。主結(jié)構(gòu)、次結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)劃分和各自特點(diǎn) ? 主結(jié)構(gòu)由鋼格構(gòu)柱和主桁架組成，共 24組，鋼格構(gòu)柱由 3根箱形截面柱構(gòu)成，鋼柱高度通長(zhǎng)，主桁架屋蓋矢高 12米。主結(jié)構(gòu)由一系列空間桁架?chē)@著內(nèi)部的碗狀坐席旋轉(zhuǎn)而成；次結(jié)構(gòu)為鑲嵌在主結(jié)構(gòu)上弦多邊形網(wǎng)格內(nèi)的一系列交叉桿件；移動(dòng)屋蓋跨越整個(gè)結(jié)構(gòu)開(kāi)口空間，由對(duì)稱的兩部分組成，能夠沿著主結(jié)構(gòu)上的固定軌道開(kāi)啟和關(guān)閉。 ? ，屋面呈雙曲面馬鞍型，東西跨度結(jié)構(gòu)相對(duì)標(biāo)高為 ，南北跨度結(jié)構(gòu)相對(duì)標(biāo)高為 。 ? 鋼結(jié)構(gòu)工程 ? ? ? ? 對(duì)于如此大量的氣墊膜、可開(kāi)啟膜結(jié)構(gòu)施工安裝，國(guó)內(nèi)既沒(méi)有類(lèi)似工程以供借鑒，更沒(méi)有成熟的工法、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作為有效依據(jù)，僅僅依靠在參考國(guó)外相似工程做法的基礎(chǔ)上自主編制施工工法，用于指導(dǎo)施工、檢驗(yàn)工程質(zhì)量。 ? 預(yù)制混凝土看臺(tái)板施工難度大 ? 表面應(yīng)達(dá)到裝飾砼效果，看臺(tái)板的加工、運(yùn)輸、吊裝就位難度大。 ? ? 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高 ? 鋼結(jié)構(gòu)工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)組拼制作、吊裝、焊接、安裝測(cè)量、工況計(jì)算與實(shí)現(xiàn)難度極大： ? 鋼構(gòu)件呈不規(guī)則形狀，局部扭曲，截面不斷變化，加工難度大； ? 由于桿件組拼的桁架均為曲面，且設(shè)計(jì)要求曲線變化平滑自然，對(duì)焊工水平、焊接設(shè)備、作業(yè)平臺(tái)（場(chǎng)區(qū)）要求很高，難以實(shí)現(xiàn)； ? 超重、大跨度、不規(guī)則鋼結(jié)構(gòu)吊裝就位是國(guó)家體育場(chǎng)工程施工的最難點(diǎn)，堪稱建筑業(yè)上的世界難題，因此安裝設(shè)備、安裝工藝選擇是成功的關(guān)鍵； ? 國(guó)家體育場(chǎng)工程主要鋼構(gòu)件大量采用厚鋼板，焊接溫度使鋼構(gòu)件產(chǎn)生變形以及局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致桿件承載力降低是厚鋼板焊接易產(chǎn)生的弊病，而且屋蓋桿件局部超厚鋼板必須實(shí)施高空焊接作業(yè)，因此工程焊接拼裝難度極大，必須將厚鋼板焊接納入專門(mén)的研究課題，采取有效的預(yù)控措施，確保建造質(zhì)量； ? 由于國(guó)家體育場(chǎng)主要鋼構(gòu)件為不規(guī)則曲線，鋼構(gòu)件組拼而成的網(wǎng)架為不規(guī)則曲面，無(wú)章可循，因此對(duì)如何對(duì)巨型鋼結(jié)構(gòu)安裝實(shí)施三維測(cè)量控制，以確保整個(gè)殼體鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝的精確度、可靠性和安全性難度大，特大構(gòu)架運(yùn)輸、吊裝過(guò)程中的變形控制相當(dāng)復(fù)雜； ? 針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的曲線、曲面造型，必須通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬制作、安裝工況。 鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)施工交叉作業(yè)，必須從工期、造價(jià)、質(zhì)量、安全等方面綜合考慮，選擇最優(yōu)施工方案。根據(jù)北京地區(qū)氣候條件，除須考慮冬雨季外，還應(yīng)針對(duì)風(fēng)沙、高溫等因素建立反應(yīng)機(jī)制，為保證工程進(jìn)度提供有力支持。 ? ? 國(guó)家體育場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中實(shí)行信息化管理，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、計(jì)算機(jī)模擬操作、資源共享、無(wú)紙化辦公；工程建設(shè)過(guò)程中對(duì)人、機(jī)、料等各項(xiàng)資源實(shí)行精確的動(dòng)態(tài)控制，以保證資源的最優(yōu)整合；為了體現(xiàn) 2023年奧運(yùn)會(huì)“新北京、新奧運(yùn)”的時(shí)代主題，綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)、人文奧運(yùn)三大理念將融入工程建設(shè)的各個(gè)階段、各個(gè)環(huán)節(jié)。 ? 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求高 ? ? 國(guó)家體育場(chǎng)專業(yè)系統(tǒng)及體育設(shè)施設(shè)計(jì)先進(jìn)，選用材料、設(shè)備、設(shè)施均為當(dāng)今世界最新產(chǎn)品，科技含量高。上述特點(diǎn)使國(guó)家體育場(chǎng)建設(shè)成為世界性難題。屋頂采用可開(kāi)