设计单位：上海建筑设计研究院有限公司
总承包商：上海建工集团有限公司
钢结构安装单位：上海机械建设集团有限公司
索结构施工单位：南京东大现代预应力工程有限公司
索具类型：巨力索具、高钒涂层密封绳
竣工日期：2022年
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概述
上海体育场，又称“上海八万体育场”，位于上海西南部。是上海地铁四号线与内环高架的交汇处。它建于1997年，是1997年中国第八届全运会的比赛场馆。主会场也是2008年奥运会足球比赛场地和中国足协超级联赛球队上海港足球俱乐部的主场。改造后的上海体育场采用索支撑网架结构体系，观众席规模将由现有的5.6万个扩大到7.2万个，并大幅增加体育娱乐互动设施，使其成为国内建设标准最高的体育场馆之一。国家。
图1 上海八万人体育场
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索结构系统
1）总体结构概述
体育场现有结构呈圆形，直径300m，最大标高70.8m。钢结构呈现出非常规的马鞍形，东西高，南北低。钢结构屋面外形尺寸约为285m×269m。该建筑如图2a所示。为了满足进一步的实际需要，屋顶钢结构需要在原有65m悬挑的基础上向内场增加16.5m悬挑，以满足看台被屋顶完全覆盖的要求。总悬臂跨度达到81.5m。
屋面钢结构悬臂延伸采用增加辐条式索承系统的方案：利用原结构“结构上存在”的中间连杆，减少径向桁架的计算长度，通过增加局部拉杆，形成封闭的轴承系统。压环桁架。同时，在原结构内环桁架下方设置一圈环拉索，并在环拉索顶部设置V型飞柱。 V型柱的外肢与原有结构相连，形成封闭的力流。 V柱内肢支撑新增加的悬臂组件，从而实现额外的16.5m悬臂，如图2b所示。
a) 现有结构
b) 施工完成后的钢结构屋面
图2 上海8万人场馆改造工程3D模型
径向索和环向索均采用密封索，其中环向索由四根索并列组成。索体弹性模量为1.60×105MPa，钢丝抗拉强度等级为1570MPa，防腐形式采用锌-5%铝混合稀土合金镀层。索头与环索的连接端为热铸锚叉凸耳U型连接器，受拉端为冷铸锚，通过锚头螺杆的滚珠螺母连接。电缆头的承载能力不应低于电缆本体的承载能力。所有销轴材质均为40Cr，标准参考《合金结构钢》（GB/T 3077-2015）。
2）结构设计技术创新
上海八万人体育场现有结构为钢管悬臂桁架系统，主要包括32个径向桁架和4环周向桁架。整体屋顶呈不对称的马鞍形，东西高，南北低。同时，屋顶东西两侧最高点的高差较大。为了尽量减少新悬臂部分对原结构的影响，减少原结构的配筋量，采取在原结构上增加辐条式缆索承载系统的方案。该计划的优点是：a．最大限度地利用原有结构应力更小的杆件； b.通过拉索的布置，将新增的16.5m悬臂部分的重量降至最低； c.增加的重量通过径向拉索传递到径向桁架的根部，缩短了传递时间。力路径，从而减少原始结构的配筋量。
扎带布置如下：
① 径向拉索平面布置：沿现有结构主桁架方向；
②环缆平面布局：为了尽量减少环缆长短轴之比，使环缆受力更加均匀，设计中将环缆找形目标定义为椭圆形长轴和短轴尽量靠近（高区V柱外肢垂直，低区V柱内肢垂直）。这样的调整也更有利于低区新大屏的布局。
③电缆标高布置：根据建筑物视线和结构受力要求，明确高低点标高上海钢结构工程技术有限公司，根据余弦曲线确定高低点间电缆标高。
根据上述确定的索杆系统的空间配置，采用力迭代法获得索杆系统的预应力分布。
上海八万人体育场是一个改造工程。原来的屋顶已经使用了20多年。内外环桁架均有一定的腐蚀（腐蚀量约为10%~20%）。设计时，对上述腐蚀进行了数值计算。量化后引入计算模型进行截面修正。
改造后现有结构荷载明显增加，需对现有结构进行加固。加固包括构件加固和节点加固。最终确定了相关加固方案：
①对于承载能力不足的杆件，按强度不足、稳定性不足进行加固。加固是利用外壳进行的。不同的是，用于稳定加固的外壳没有延伸到节点区域；
a) 强度不够
b) 稳定性不够
图3 杆件承载力不足而进行加固
②针对相交节点承载力不足的情况，根据不同类型及后续承载力要求，选用碳纤维加固、鞍板加固、外钢骨架、外加劲肋加固等多种加固形式。
a) 碳纤维增强材料
b) 鞍板加固
c) 外钢骨架加固
d) 外部加强筋加固
图4 相交节点配筋形式
现行规范中未涵盖此类加固方法。经过广泛的理论分析和足尺试验，结果表明相关加固措施能够满足结构改造后的安全要求。
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电缆结构施工
1）施工技术创新
① 为了尽量减少结构承重加固的影响，上海八万人体育场改造施工提出并成功应用了“分区同步顶升、卸荷”施工技术，将现有结构加固施工分为自上而下——加固-登陆。三大步骤的实施，成功保证了现有结构加固全过程的安全，为后续新悬臂体系的施工创造了条件。
②主体结构改造主要包括现有结构加固、新索杆系统安装张拉、新悬臂梁安装等。三者相互作用上海钢结构工程技术有限公司，最终的结构形式与三者的构建顺序密切相关。有关的。根据施工需要量身定制两阶段张拉施工方法，避免了张拉施工中繁琐的“张拉压胎架”，实现了更好的施工经济性和便捷性。
③现有结构形状不规则，使用时间较长，刚度条件相对复杂。有限元模型分析计算与实际结构存在一定差异。为了合理地进行拉索张拉，在理论分析的基础上，对拉索张拉施工进行了多阶段模拟。同时实时监测现有结构变形、索网线形和索力值，并对分析模型进行修正。在一级缆索张紧的引导下。
2）建设方案总体思路
① 利用支撑杆和千斤顶对现有结构进行部分卸载；
② 对现有结构的构件和节点进行加固；
③卸下支撑杆；
④ 安装径向索、环索和外撑，并进行第一阶段张拉（张拉力约为目标索力的30%）；
⑤ 吊装悬臂梁和内部支撑。
⑥ 对索网进行第二阶段张拉（张力达到目标索力的100%）。
具体施工步骤如图5所示。
a) 顶部支撑架布置，利用支撑杆和千斤顶对现有结构进行部分卸载
b) 拆除钢筋施工脚手架吊架后荷载布置图
c) 加固现有结构的构件和节点
d) 卸下支撑杆
e) 安装径向索、环索和外撑，并对索网进行第一阶段张拉（张力达到目标索力的30%）
f) 吊装悬臂梁和内部支撑，进行索网第二阶段张拉（拉力达到目标索力的100%）
图5 施工流程示意图
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项目照片
图6 现有结构支撑（部分卸载）
图7 环绳的敷设和吊装
图 8 支柱和环形电缆的无应力安装
图 9 径向拉索张紧
图10 16.5m径向悬臂梁安装
a) 改造前
b) 装修中
c) 变换后
图11 屋顶结构改造前后对比
图12 已完成的顶篷结构的内部视图
