西北某高校体育馆大跨钢屋盖结构方案比选与设计
贺娟娟
【期刊名称】《建筑技术》
【年(卷),期】2024(55)4
【摘要】针对西北某高校体育馆钢屋盖结构方案比选,对比分析了两种屋盖方案布置的合理性和用钢量指标。
采用3D3S软件对钢结构屋盖进行单独分析与设计,并采用YJK设计软件对比赛场馆上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模分析。
最终选用双层(局部3层)正放四角锥螺栓球网架结构体系,支座四周采用3层网架变截面轻盈出挑,以实现建筑造型要求。
对关键支座节点采用midas FEA进行了有限元分析验算。
结果表明:采用网架变截面悬挑体系能更好地实现建筑造型,节点受力更合理且用钢量更低;支座选用双向抗震球铰钢支座,能有效减小温度应力的不利影响;关键节点采用有限元辅助分析是有必要的。
【总页数】4页(P408-411)
【作者】贺娟娟
【作者单位】兰州交大设计研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU393.3
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某高校体育馆屋盖钢结构设计摘要：本文简要阐述了钢结构屋盖的设计过程和要点，以及抗震弹簧支座的运用。
关键词：钢结构；钢结构设计；抗震弹簧支座1 概述某高校体育馆项目占地面积3962m2，总建筑面积7196m2，建筑地上3层，建筑高度23.85m，功能为综合性体育馆。
体育馆地上3层为混凝土框架结构，顶部为大跨度钢结构屋盖，呈椭圆形。
钢结构屋盖短向跨度为47m，长向跨度为58m。
整个屋盖通过万向支座支撑在主体结构的混凝土柱上。
该结构主要由立体主桁架、立体环桁架+平面次桁架构成，桁架构件中心高度为1.5m。
2 设计标准及控制指标2.1 钢结构设计标准钢结构安全等级：一级；结构重要性系数：1.1；风荷载重现期：100年。
2.2 控制指标钢结构桁架挠度控制指标L/400可考虑施工起拱，未起拱前可按1/200~1/250控制。
屋盖主体钢结构竖向自振频率控制≥1.0Hz。
3 荷载3.1 荷载标准值钢屋（墙）面：体育馆：金属保温屋面（包括檩条及防水保温做法）0.80kN/m2；玻璃幕墙：1.5kN/m2；马道恒载按2kN/m2考虑，活载按1kN/m2考虑。
结构构件自重由程序自动计算确定。
活载取屋面活荷载和雪荷载的较大值，即为0.50kN/m2，并考虑活载屋面不均匀布置。
3.2小震计算结构构件承载力计算考虑双向地震作用和三向地震作用的影响。
抗震设防烈度：八度；设计基本地震加速度：0.2g；建筑场地类别：Ⅱ类场地，第一组，Tg=0.35。
3.3中震计算按规范反应谱，把水平地震影响系数最大值提高至0.45，进行结构位移控制以及结构构件截面承载力弹性设计。
3.4 风荷载按100年一遇的基本风压：0.40kN/m2，组合值系数：0.6，地面粗糙度：B类。
总装模型中结构的模态响应和独立钢结构模型稍有差别，但前几阶阵型形态较为接近。
另外，总装模型周期比独立钢结构模型周期小一些，说明由于混凝土部分进入计算，结构刚度提高很多，这样在地震作用下结构产生的内力也相应提高。
大跨度网架结构的设计要点摘要：随着现代社会的发展，人们对大跨度空间的需求越来越大，代表性场所包括会展中心、影剧院、体育场馆、共享大厅、飞机库等。
传统的平面结构如梁、拱、刚架、桁架等受其结构特性的限制，很难覆盖更大的空间。
网架结构能满足大跨度建筑的受力要求，与传统平面结构相比，具有受力合理、自重轻、抗震性能好、造型美观等优点。
机库类建筑属于典型的大跨度结构，本文以某机库结构设计为例，介绍大跨度网架结构的主要设计要点，以期为同类建筑工程设计提供参考。
关键词：大跨度；机库；网架1工程概况本项目机库位于成都市，建筑面积34719m2，南北向长208.80m，东西向宽117.00m，主要包含机库大厅、辅楼两部分，其中机库大厅地上1层，建筑高度40.65m（机库檐口至室外地面最低处的距离），主要功能为飞机定检，辅楼地上2层，建筑高度12.15m（有局部屋面），主要功能为飞机维修库的相关配套办公及设备用房等。
机库大厅屋面采用大跨度网架结构，大门处支承跨度为157m，机库大厅进深为77m，下部采用现浇钢筋混凝土框-排架结构（局部设置柱间支撑）；辅楼采用现浇钢筋混凝土框架结构，局部屋面设置网架。
本项目设计使用年限为50年，依据《建筑工程抗震设防分类标准》[1]，机库大厅抗震设防类别为重点设防类，结构安全等级为一级，重要性系数取1.1。
本地区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组第二组，建筑场地类别为Ⅱ类。
2设计荷载对于大跨度建筑来说，合理准确地确定荷载及荷载组合是至关重要的。
考虑檩条及夹芯板，屋面上弦恒荷载取0.65kN/m2，吊挂消防管活荷载0.05 kN/m2，屋面下弦检修马道活荷载0.25kN/m2，考虑檩条及夹芯板重墙面恒荷载取0.65kN/ m2。
按工程地质勘察报告，本工程建筑场地为建筑抗震一般地段。
根据四川省住房和城乡建设厅抗震设防专项审查专家组意见，应适当提高抗震设防标准，如按7度设防采取抗震措施或按7度计算地震作用。
