体育馆设计屋盖结构选型资料

0 引言随着社会的不断进步，人们对建筑物的造型设计日益提升，建筑结构设计一体化的需求越来越强烈，结构不仅仅只起到建筑物的支撑作用，更是向外界传递建筑的艺术表现和设计风格的载体。

李丽等[1]在某会展中心展厅异形复杂大跨度结构选型与设计中选用了沿短向（南北向）布置“上承式”张弦钢拱架的结构方案，该结构方案结合了结构合理性及建筑效果，获得了建筑师的青睐，为该项目屋盖较理想结构形式。

陈进于等[2]对广州空港会展中心复合张弦桁架结构体系进行了选型与分析，利用结构参数化工具对多种类型展馆结构选型进行对比，综合建筑效果、使用需求和经济指标，采用复合张弦桁架结构体系，在沿海高风压地区具有优越的受力性能和建筑表现力。

孙海林等[3]在对贵阳某体育场大跨度悬挑罩棚结构设计研究中，根据建筑效果、施工条件及材料用量等多角度多方案比选，悬挑罩棚选用空间悬挑桁架与环桁架结构，经验算受力与变形均满足要求。

建筑结构比选方案是建筑设计中至关重要的一环[4]。

通过科学合理地比选建筑结构方案，可以确保建筑物的安全性、经济性和美观性，实现结构之美与建筑之美的有机结合。

本文通过两种结构方案比选及受力分析，为相关项目的设计师提供有益的思路，推动结构设计更好地成就建筑造型需求。

1 工程概况某主体育场选址位于恩施市，体育场建筑面积为4.01万m 2，总座位数30 000座。

体育建筑等级为乙级，可举办地区性和全国单项比赛要求；体育场规模为中型。

体育场平面投影呈椭圆形，长轴尺寸约为244m，短轴尺寸约为230m，看台上空的罩棚最大标高约为37.6m。

本工程有1层地下室，地下1层中间区域为比赛区，周边区域为体育赛事功能用房及停车库，层高为6m；地上周边区域为功能用房及看台区。

周边功能用房及看台区为3层，层高分别为4.4、4.5、9.5m，柱网尺寸为（6.8～11.5）m×（3.9～9.0）m，结构跨度为3.9～11.5m。

看台上空钢罩棚，最大悬挑跨度约为30m。

建筑结构选型一：桁架结构桁架结构（Truss structure）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。

桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。

由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。

案例：南京国际展览中心工程概况：南京国际博览中心建筑面积36万平方米，其中展览面积17万平方米，总国际标准展位6000个，室外展览面积3万平方米，停车位2500个。

会议中心包括5000平方米的多功能厅，800人报告厅，20间大小会议室，19间各式餐厅和一幢500间客房的4星级国际酒店。

其他配套设施包括240间客房的经济型酒店，8200平方米办公服务设施等。

结构形式及特点：国展中心的二层展厅是一个长243m ,宽75m 的无柱大空间,屋面呈弧形,南北两端主入口各有15m悬挑,西侧又有14m 悬挑。

为了实现建筑功能要求,经过多方案的比较,最终选定了采用钢管拱架、檩架的结构方案。

27m ×75m 的柱网,纵向27m 跨的檩架承担檩条、压型钢板轻钢屋面荷载,南北两端檩架各向外悬挑15m。

横向跨度75m ,上弦半径125m 的弧形拱架支承檩架,拱架高端悬挑14m ,最终形成结构新颖、气势宏伟的展览大空间(如图1 ,2 所示) 。

结构布置时,采取了多种措施来增加屋面的空间刚度,以保证结构稳定,传力可靠。

拱架的横截面是宽415m、高5m 的倒三角形(图6) 。

弦杆最大为<480 ×25 ,最小为<402 ×15 ,腹杆最大为<194 ×20 ,最小为<133 ×5 。

檩架的横截面是宽4188m、高3m 的倒三角形。

三角形的每个面又都由弦杆、腹杆组成的小三角形平面桁架构成,拱架、檩架本既是几何不变的空间结构,刚度也很好,又便于设备管道、马道等在其中穿行。

单元划分时,使拱架与檩架的划分相呼应。

檩架上弦藉助拱架腹杆是拉通的,下弦除两端悬挑部分是拉通的以外,均做成与拱架下弦节点连接,产生空间作用。

体育场看台悬挑屋盖设计说明书作品名称：悬挑屋盖设计队员：李登桥刘凯一、作品说明1.1悬挑屋盖设计要求1、模型为体育场看台上部悬挑屋盖结构，采用木质材料制作，具体结构形式不限。

模型包括下部看台、过渡钢板和上部挑篷结构三部分。

2、看台底面尺寸600mm×800mm（800mm为悬挑方向），高340mm，剖面呈梯形，顶部宽150mm。

3、挑篷结构包括支承骨架和围护材料两部分。

支承骨架由木条制成，形式不限。

围护材料采用120g布纹纸，由承办方统一提供，各队自行裁剪粘贴。

4、要求围护材料在外观上必须全部覆盖挑篷上部及背部区域；即从挑篷上方和后方看，围护材料不得出现空隙。

围护材料可探出支承骨架边缘，但其最大探出长度不得大于20mm。

5、在距挑篷前缘60mm区域内，必须保证屋面平坦，不得有明显的倾斜和弯曲，以便竞赛过程中的加载与测量。

6、挑篷结构上弦前缘高度不得低于650mm，在挑篷结构的下方不得出现任何构件。

7、屋面前缘最低点不得低于后缘的最高点，相当于图4中的A点高度不低于C点。

C1.2屋盖整体结构图悬挑屋盖采用桐木桁架结构，按照看台尺寸设计要求，以及所受荷载和风力的要求，我们设计了如下的悬挑屋盖。

1.3屋盖结构说明1、为了使屋盖前檐能够承受较大的载荷，我们采用了拉杆结构，截面选用工字钢，这样可以承受较大的拉应力。

2、考虑到在B点以下的区域内不能有杆件，但是有要求我们使屋盖有较大的结构强度，所以我们充分的利用B点，在过B点与水平方向上成45°处拉了一根斜杆，它能够承受较大的压应力，从而减少了对水平杆的压应力，使屋盖结构更强。

3、同样的为了使底座具有较强的抗拉抗压强度，我们选用的是回形钢，这样它既能够抗拉也能够抗压，增强了无盖的底座强度。

4，屋盖在承受静荷载的同时还应承受动荷载，为了使他能够承受风荷载，我们在屋架的结构内部，添加了一些杆件，主要是斜拉的这样就可以承受较大的纵向荷载。

5、对于屋顶的覆盖材料，我们采用完全覆盖的方式，这样可以防雨起到遮雨的作用。

精品资料体育馆大跨度钢结构屋盖的结构设计........................................体育馆大跨度钢结构屋盖的结构设计【摘要】进入二十一世纪以来，在经济持续不断发展的过程中，建筑行业也进入到了一个蓬勃发展的时期，期间涌现出了各种不同的新兴建筑结构和新型工程设备，这类新兴技术和新型设备的应用，对于现代建筑工程结构性能的提升带来了巨大的便利。

如大跨度钢结构结构，该结构形式为大空间建筑结构的修建提供了更好的技术支持，本篇文章主要对某体育馆的大跨度钢结构屋盖设计进行了全面详细的阐述，从而对其中的关键环节进行了全面的计算，以期为其他大跨度钢结构建筑修建提供参考。

【关键词】钢管桁架；立体桁架；相贯节点大跨度钢结构是建筑行业不断发展过程中出现的一种极为优秀的建筑结构形式，该建筑结构形式自身所具有的结构性能能够为开阔性空间提供极为良好的结构支撑，避免结构出现各种不同的质量问题。

在大跨度钢结构实际施工的过程中，最为重要的便是对大跨度转换立体桁架计算、拱型倒三角形钢管桁架计算、构造处理、节点设计等几个方面。

下文主要针对体育馆大跨度钢结构屋盖结构设计进行了全面详细的阐述。

0.工程概况某体育馆建筑平面呈八角形，由65.4m×67.2m 矩形切角而成，地上三层，一层地下室。

地下室用作羽毛球馆、乒乓球室、健身房等体育训练用房及设备间。

一层局部为门厅及休息室，其余均不设楼板，以形成地下室大空间训练用房。

二层是由篮球赛场、看台、舞台等组成大空间运动馆，看台下夹层为办公室、会议室及休息室等。

三层和局部四层为休息室、灯光音响控制室及机房。

室内座位为3000 座。

屋盖结构横向由不等高三跨组成，中间主跨跨度33.6m，为一拱形倒三角形钢管桁架，凸出屋顶4.5m；两侧低跨为跨度15.9m 的斜屋面，坡度5%，采用网架结构；屋盖周边纵向柱距8.4m。

屋盖内无柱支承，在轴设一转换立体桁架，其上弦作为钢管桁架支座，下弦为网架屋面支座，立体桁架在轴间跨度为42.0m。

北方学院体育馆屋盖钢结构方案比选与分析北方学院体育馆屋盖钢结构方案比选与分析* 北方学院体育馆屋盖钢结构方案比选与分析* 王政凯1 闫翔宇2,3 于敬海2,3 王丹妮2 王少华1 (1.天津大学建筑工程学院，天津300072；2.天津大学建筑设计研究院，天津300073；3.天津市房屋建筑钢结构技术工程中心，天津300072) 摘要：简述北方学院体育馆的工程概况，结合建筑造型和使用功能，提出网架、双向平底桁架、双向梭形桁架、双向张弦梁、弦支穹顶等5种结构方案，分别利用MST 2011和MIDAS Gen Ver.800两种软件在恒载、活载、风载、温度和地震作用下对5种方案进行建模计算，从结构变形、内力分析、经济性、美观性等多个方面进行对比分析，发现弦支穹顶方案结构刚度大、用钢量适中、反力较为均匀，为优先选用方案，可为类似工程在结构选型上提供参考。

关键词：大跨度；弦支穹顶；网架；桁架；结构选型1 工程概况北方学院体育馆位于河北省张家口市，是北京申报2022年冬奥会的场馆之一。

整体建筑造型为颇具传统特色的“灯彩”造型，宛如一盏明灯，为校园及城市散发着文化的光亮(图1)。

图1 体育馆效果体育馆总建筑面积25 901 m2，高度26.7 m，地下1层，层高5.4 m，地上4层，层高分别为5.1，6.1，3.9，4.2 m。

主体结构采用钢筋混凝土框架结构。

屋盖平面不规则，接近圆角矩形，长约91 m，宽约84 m，其平面轴线构成如图2所示。

图2 柱轴线平面位置该体育馆结构跨度较大，跨径最短向达84 m；屋顶结构平面为不规则形状，屋面曲面很难找到规则方程；由于建筑高度受限，屋顶钢结构高度要求在6 m左右，短轴方向矢跨比约为1/14，属于扁平屋盖。

2 结构方案选型结合体育馆结构特点，提出了网架、双向平底桁架、双向梭形桁架、双向张弦梁、弦支穹顶5种结构方案，包含了4种不同屋架结构体系。

2.1 网架方案网架杆件选用圆钢管，节点选用焊接球。

当前体育馆结构设计的技术要点分析摘要：本文结合某设计实例，分析了结构设计中体育馆的基础设计、抗震等级的选取、结构选型、结构计算和施工图设计，以下结论可供参考。

关键词：体育馆；抗震等级；大跨度；钢架框架梁某学院新体育馆位于开发区长兴路，地下1层，地上3层，总建筑面积约1.9万m2，结构总高度18.2m。

主要结构平面布置如图1所示。

图1根据地质勘探资料分析，本工程地下室基坑底揭露地层有残积土、全风化岩、强风化岩和松软土层，软硬不均，不宜直接采用天然地基。

稳定的强风化岩埋深不一，层面起伏较大；微风化岩层埋深变化较大，勘察结果显示其稳定岩层仅在西北角分布，且埋深超过25m，场地绝大部分钻孔在孔深超过20m后仍未揭露。

本工程根据场地岩土工程特征，结合建筑工程结构特征，以及工期紧，设计选用施工速度快、成桩质量有保证、检测容易、工期短、造价较低的预应力静压管桩基础，桩径500mm，单桩竖向承载力特征值Ra=2000kPa。

由于基岩面起伏变化大，局部揭露有孤石，可能出现同一承台或相邻承台管桩桩长相差较大，管桩施工时可能会出现断桩的异常情况，因此设计中将根据实际情况采用修改桩位、长螺旋引孔或改用冲（钻）孔灌注桩基础的处理措施。

二、结构设计1结构选型设计本体育馆工程采用现浇钢筋混凝土框架结构，屋面平面尺寸75m×60m，仅在周边设有框架柱，采用60m大跨度钢架框架梁作为主要受力构件，框架梁之间加设次梁，形成钢架结构。

楼面采用现浇钢筋混凝土梁板，楼板及看台板厚度均为120mm。

屋面板采用热镀铝锌彩钢板，单层厚度0.6mm。

周边框架柱为减小截面，与大跨度钢架框架梁连接的柱设计成H型钢混凝土柱，以提高其抗震性能。

2抗震等级的选取本体育馆工程场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10g，地震分组为第1组，设计特征周期为0.35s，基本风压值W0=0.5kN m2，体型系数取1.3。

设计使用年限50年，建筑结构安全等级二级。

钢结构屋盖结构方案说明1、工程概况某国某体育场位于某国某省，为可容纳4万人的综合性多功能体育场。

位于看台上方的体育场钢结构屋盖系统，是由相互交叉的立体钢桁架所构成。

屋盖由体育场四周向中心悬挑（如图1所示），其一端的根部坐落在混凝土基础上，中间部位支撑于混凝土看台的顶端，向场地中心的悬挑长度约为30m，其三维透视图如图2所示。

图1 単榀结构示意图图2 某体育场三位透视图根据工程规模，建筑结构的安全等级与设计使用年限为：建筑结构的安全等级：一级；结构重要性系数：1.1；设计使用年限：50年（耐久性按100年设计）；建筑抗震设防类别：乙类；建筑物的耐火等级：一级；2、设计遵循的规范根据总包的要求，钢结构设计采用中国的设计规范进行,所遵循的规范为：建筑工程抗震设防分类标准 GB 50223-2004 建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 钢结构设计规范 GB 50017-2003 钢骨混凝土结构技术规程 YB 9082- 2006 建筑钢结构焊接规程 JGJ 81-2002钢筋焊接及验收规程 JGJ 18-2003钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205-2001冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB 50018-2002低合金高强度结构钢 GB/T 1591-1994建筑结构用钢板 GB/T 19879-2005碳素结构钢 GB/T 700-1988同时，在施工图设计时，我们还将参考如下国外技术文献：EC3:mon unified Rules for Steel Structures;AWS D1.1-90: Structural Welding Code-Steel, American Welding Society;Design Guide for Circular Hollow Section (CHS) Joints Under Predominantly Static Loading, International Committee for Development and Study of Tubular Structures (CIDECT); Design Guide for Hollow Structural Section Connections, CIDECT;3、设计荷载1)屋面荷载上弦恒荷载：0.30KN/m2（金属屋面+檩条等）；注：原方案中取0.2 KN/m2。

第三章结构设计一、概述1．本结构为云南民族大学游泳馆单体，地上二层，混凝土框排架+钢桁架屋盖结构，总高度约16m。

2．本工程所采用的结构设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级。

二、结构设计依据：1．本工程采用的主要规范：《建筑结构可靠度设计统一标准》【GB50068-2001】《建筑结构荷载规范》【GB50009-2001】《混凝土结构设计规范》【GB50010-2002】《建筑抗震设计规范》【GB50011-2001】《建筑地基基础设计规范》【GB50007-2002】《钢结构设计规范》【GB 50017-2003】《建筑钢结构焊接规程》【JGJ 81-2001】《钢结构工程质量验收标准》【GB 50205-2001】《普通碳素结构钢技术规程》【GB700】《低合金高强度结构钢》【GB1591-94】《工程建设标准强制性条文－房屋建筑部分》2002年版以及国家和云南省其它的相关设计规范和规定。

2．地质资料暂缺，参照云南省昆明市呈贡校区地区一般情况，暂定采用混凝土灌注桩+独立桩承台基础。

三、结构设防1．结构抗震设防：按基本烈度8度，III类场地及第二组地震分组（设计基本地震加速度值为0.20g）进行抗震设防。

建筑物根据其重要性的分类为丙类。

2．结构抗震等级：本工程：框架抗震等级为二级。

四、设计荷载1．主要的楼屋面活荷载（标准值）（kN/m2）：健身房： 4.0KN/㎡固定座位看台：3.0KN/㎡办公、休息室：2.0KN/㎡体检、贵宾室：2.0KN/㎡机房、配电间：5.0KN/㎡器械、贮藏间：5.0KN/㎡厕所、盥洗室：4.0KN/㎡走道、门厅、楼梯(疏散)：3.5 kN/㎡阳台：3.5kN/㎡上人屋面：2.0kN/㎡不上人屋面：0.5kN/㎡其它特殊用房均按实际荷载取值。

2．风荷载、雪荷载标准值昆明地区50年一遇基本风压值：0.30 KN/㎡；昆明地区50年一遇基本雪压值：0.30 KN/㎡。